車載雷達(dá)陣面舉升裝置的位置誤差

李云龍

[摘 要]隨著科技進(jìn)步車載雷達(dá)技術(shù)不斷進(jìn)步與完善，有必要做好相關(guān)研究工作，確保汽車舒適度與行駛安全。因此本文中筆者查閱眾多文獻(xiàn)資料，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，將車載雷達(dá)陣面舉升裝置作為本次研究對(duì)象，在原有研究方法的基礎(chǔ)上，分析陣面舉升裝置位置誤差產(chǎn)生的原因，給出提高舉升裝置位置精確度的措施，促進(jìn)車載雷達(dá)性能的提高。

[關(guān)鍵詞]車載雷達(dá)；陣面舉升裝置；誤差分析；應(yīng)對(duì)措施

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）15-0010-01

引言

現(xiàn)代車載雷達(dá)性能不斷提升，有力的促進(jìn)車輛性能的完善，但實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)車載雷達(dá)陣面舉升裝置位置誤差頻發(fā)出現(xiàn)，影響到車載雷達(dá)天線陣面的工作位置，對(duì)信息獲取準(zhǔn)確性與快速性造成影響。本文中分析驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的同步誤差與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置誤差產(chǎn)生的原因，給出具體的應(yīng)對(duì)措施。

1、陣面舉升裝置原理

車載雷達(dá)陣面舉升裝置主要由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)組合而成，共同完成對(duì)天線陣面的舉升動(dòng)作。車載雷達(dá)陣面舉升裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示，因陣面舉升裝置為左右對(duì)稱機(jī)構(gòu)，故在圖中省略了部分標(biāo)注[1]。

構(gòu)件AB為執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的連架桿；構(gòu)件CDE為舉升臂；構(gòu)件BC為過(guò)渡架；圖中EF表示為絲杠螺母機(jī)構(gòu)。車載雷達(dá)陣面舉升裝置在舉升工況下的運(yùn)動(dòng)過(guò)程為：通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)使絲杠移動(dòng)，左右兩根絲杠與執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的舉升臂構(gòu)件鉸接，從而推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，完成將天線陣面舉升至工作位置的任務(wù)[2]。在舉升工況中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)推頂執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的舉升臂構(gòu)件，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成天線陣面的舉升動(dòng)作，因此驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)共同作用影響車載雷達(dá)陣面舉升裝置的位置誤差。

2、陣面舉升驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的同步誤差分析

由于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)舉升臂將動(dòng)力傳遞到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，故其對(duì)舉升裝置位置誤差的影響通過(guò)舉升臂來(lái)傳遞，因此首先研究驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的同步誤差對(duì)舉升臂構(gòu)件位置變化的影響。

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同步誤差是指由于絲杠綜合誤差的存在，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在傳動(dòng)過(guò)程中左右絲杠的位移量的不同。絲杠螺母機(jī)構(gòu)在使用過(guò)程中產(chǎn)生的誤差主要是周期誤差和螺距累積誤差[3]。周期誤差是以一個(gè)螺距為周期隨著絲杠螺母機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)重復(fù)出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差，受徑向圓跳動(dòng)誤差、同軸度誤差、軸向跳動(dòng)誤差等誤差的共同影響。絲杠螺母機(jī)構(gòu)使用誤差的衡量值，綜合誤差等于周期誤差Δl與螺距累積誤差ΔtΣ之和，即ΔlΣ=ΔtΣ+Δl（1）

通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已知的幾何關(guān)系，可以分析得到舉升臂的方位角與絲杠位移量的關(guān)系，由于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為左右對(duì)稱機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)形式一致，故取單邊作為研究對(duì)象建立分析模型，如圖2所示。

3、陣面舉升裝置位置誤差仿真分析

3.1 位置誤差

陣面舉升裝置的位置誤差，主要受驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)共同影響產(chǎn)生。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)直接與舉升臂相連，因驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的同步誤差會(huì)對(duì)舉升機(jī)構(gòu)的方位角β1產(chǎn)生影響，而舉升機(jī)構(gòu)的方位角將作為求解執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置誤差表達(dá)式的輸入?yún)?shù)，故驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)間接對(duì)舉升裝置的位置誤差造成影響；而執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接影響陣面舉升裝置的位置誤差，即將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置誤差作為舉升機(jī)構(gòu)的位置誤差。為了方便分析陣面舉升裝置的位置誤差，將B、C兩點(diǎn)的位置誤差等效至同一點(diǎn)進(jìn)行分析。如圖3所示，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置誤差通過(guò)向量合成，將B點(diǎn)的位置誤差傳遞到C點(diǎn)，從而得到陣面舉升裝置的位置誤差[4]。

B、C兩點(diǎn)的相對(duì)位置誤差向量為

BC=AC-AB（2）

陣面舉升裝置沿X軸方向的位置誤差為

ΔX1=ΔE1-ΔE3（3）

陣面舉升裝置沿Y軸方向的位置誤差為

ΔY1'=ΔE2-ΔE4（4）

式中，ΔE1為過(guò)渡架C點(diǎn)的X軸位置誤差值；ΔE2為Y軸的位置誤差值；ΔE3為B點(diǎn)的X軸位置誤差值；ΔE4為Y軸的位置誤差值。

3.2 仿真分析

通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的同步誤差及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置誤差的分析，建立了陣面舉升裝置的位置誤差數(shù)學(xué)模型。將加工圖紙和裝配圖紙中的參數(shù)帶入到MATLAB仿真計(jì)算軟件中，利用MATLAB中所編輯的程序進(jìn)行求解，得到相應(yīng)的仿真曲線。

如圖4所示，從整體曲線圖中可以看出，在舉升工況中，隨著絲杠的逐漸伸長(zhǎng)，陣面舉升裝置的位置誤差呈逐漸增大的變化趨勢(shì)。

3.3 主要參數(shù)影響

由位置誤差表達(dá)式可知，陣面舉升裝置的位置誤差受輸入?yún)?shù)誤差和結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差的影響[5]。其中易知，當(dāng)輸入?yún)?shù)誤差越大，即Δβ1越大時(shí)，陣面舉升裝置的位置誤差越大；而對(duì)于結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差Δl1、Δl2、Δl3、Δl0來(lái)說(shuō)，通過(guò)將其各自的誤差值按10%遞增進(jìn)行計(jì)算和分析，可得到，當(dāng)理論上互相平行的兩桿的誤差值相差越大時(shí)，舉升裝置的位置誤差也越大；當(dāng)Δl1和Δl2、Δl3和Δl0之間的值相差越大時(shí)，舉升裝置的位置誤差就越大。根據(jù)以上結(jié)論，可在設(shè)計(jì)時(shí)控制各桿件的公差，以達(dá)到減小其對(duì)舉升裝置位置誤差的影響的目的。

4、結(jié)語(yǔ)

本文中我們通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分析，建立了陣面舉升裝置的位置誤差數(shù)學(xué)模型，提出了一種陣面舉升裝置的位置誤差分析方法；通過(guò)仿真計(jì)算，得到陣面舉升裝置的位置誤差，并分析了主要參數(shù)對(duì)位置誤差的影響，為陣面舉升裝置的位置精度設(shè)計(jì)和控制提供了理論依據(jù)。

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