[发明专利]用于舰载精密跟踪雷达的转台伺服系统

说明书

本发明公开了一种用于舰载精密跟踪雷达的转台伺服系统，主要解决现有转台伺服系统控制精度低、伺服带宽低、可靠性低的问题。其包括：伺服控制单元(1)、伺服驱动单元(2)、转台(3)。伺服控制单元将转台中的方位旋转变压器和俯仰旋转变压器解码后得到的方位轴和俯仰轴的当前位置，根据接收到的雷达控制台的命令，输出速度控制信号；伺服驱动单元利用旋转变压器的精通道信号检测电机速度完成速度闭环，利用旋转变压器的粗通道信号检测电机磁极位置以控制电机电子换向，并经PWM转换功率放大后驱动转台中的方位电机、俯仰电机运转。本发明提高了控制精度和可靠性，提升了伺服带宽，可用于舰载精密跟踪雷达的天线机械运动控制。

技术领域

本发明属于伺服控制技术领域，特别涉及一种转台伺服系统，可用于舰载精密跟踪雷达的天线机械运动控制。

背景技术

转台伺服系统是精密跟踪雷达的重要组成部分，它根据雷达控制台的工作方式命令，控制驱动采用精密机械轴系的天线转台，作用于方位轴和俯仰轴，带动天线快速稳定地跟踪目标，并实时精确测量雷达机械轴的位置。

目前，精密跟踪雷达的转台伺服系统多采用高速直流伺服电机加减速器的传动方式或低速直流力矩电机的驱动方式。采用高速直流伺服电机加减速器传动方式的天线转台，由于受齿轮间隙影响，精度较低。即使采用多电机消隙驱动方式提高精度，也会由于复杂传动系统使系统响应速度较慢，伺服带宽较低。采用低速直流力矩电机的驱动方式，由于直流电机存在碳刷需经常维护,可靠性较低，且一般舰载雷达有很高的抗风要求，这就需要电机要有较大的力矩，而大扭矩的低速直流力矩电机往往体积大、重量重，不利于转台设计。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种精密跟踪雷达的转台伺服系统，以提高转台的伺服带宽、控制精度和可靠性。

本发明的技术思路是：通过采用直流无刷力矩电机作为驱动元件，以避免对电机的维护，提高系统可靠性；通过采用电机直接驱动转台方位轴和俯仰轴，提升转台响应速度；通过采用高精度双通道旋转变压器作为轴角位置检测传感器，采用旋转变压器的粗通道信号检测电机磁极位置以控制电机电子换向，采用旋转变压器的精通道信号检测电机速度，以完成速度闭环；通过采用DSP为计算核心，FPGA为接口控制核心构建控制板，采用高精度数字轴角转换模块构建角码板解算旋转变压器信号得到角度位置供控制板完成位置闭环，提升转台控制精度；通过采用铝合金铸造结构的转台方位支撑和俯仰支撑，提高转台的机械谐振频率和伺服带宽。

根据上述思路，本发明的实现方案如下：

一种用于舰载精密跟踪雷达的转台伺服系统，包括：伺服控制单元1、伺服驱动单元2和转台3，转台3包括方位组合31、俯仰组合32和负载33,方位组合31包括方位电机311、方位旋转变压器313，俯仰组合32包括俯仰电机321、俯仰旋转变压器323；伺服控制单元1接收雷达控制台的命令，并结合转台方位轴、俯仰轴的当前位置，向伺服驱动单元2输出控制信号，伺服驱动单元2将控制信号PWM转换功率放大后输出给转台3，控制方位电机、俯仰电机进行运转，其特征在于：

伺服控制单元1，包括角码板11、控制板12、电源模块13和激磁模块14：角码板11分别将方位旋转变压器的信号和俯仰旋转变压器信号转换为数字角度信息，发送给控制板12；控制板12采用DSP+FPGA+接口电路架构，其接收雷达控制台的命令，向伺服驱动单元输出速度控制信号，并通过IO接口监控系统内设备状态；电源模块13为角码板11、控制板12提供相应所需的直流电源；激磁模块14将直流电源转换为交流电压输出，为转台上的方位旋转变压器和俯仰旋转变压器提供激励信号。

伺服驱动单元2，包含方位驱动模块21和俯仰驱动模块22，其中：

方位驱动模块21将方位旋转变压器粗通道信号进行解码，得到方位电机磁极位置，以控制方位电机换向，并将方位旋转变压器精通道信号进行解码，得到方位电机转速进而完成速度环控制，驱动方位电机运转；