一種浮空平臺(tái)雷達(dá)伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

王聞喆，吳　冰，李小璐，朱德明

(南京電子技術(shù)研究所，　南京 210039)

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·天饋伺系統(tǒng)·

一種浮空平臺(tái)雷達(dá)伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

王聞喆，吳冰，李小璐，朱德明

(南京電子技術(shù)研究所，南京 210039)

介紹了一種浮空平臺(tái)雷達(dá)伺服系統(tǒng)的組成和原理，基于平臺(tái)穩(wěn)定技術(shù)中的捷聯(lián)穩(wěn)定方法，給出了該伺服系統(tǒng)中空域穩(wěn)定功能的實(shí)現(xiàn)算法。著重闡述了系統(tǒng)環(huán)路控制中的魯棒控制方法的主要原理和速度回路魯棒控制器設(shè)計(jì)過程。并通過仿真與傳統(tǒng)控制模式進(jìn)行了比較，說明魯棒控制器在空域穩(wěn)定功能實(shí)現(xiàn)中具有更強(qiáng)的適應(yīng)性。

浮空平臺(tái)雷達(dá)；伺服系統(tǒng)；分布式控制；空域穩(wěn)定；魯棒控制

0　引　言

浮空器雷達(dá)系統(tǒng)是以飛艇、系留氣球等浮空器為載體，將雷達(dá)天線系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)升至幾百到幾萬米的空中，使其不受地球曲率、遮蔽物和地面氣流影響的雷達(dá)系統(tǒng)[1]。浮空雷達(dá)伺服系統(tǒng)主要用于控制雷達(dá)天線的指向、隔離平臺(tái)姿態(tài)變化，及穩(wěn)定天線波束指向。

由于浮空平臺(tái)受氣流影響，航向、姿態(tài)等一直變化，需要伺服系統(tǒng)不斷隔離平臺(tái)對(duì)波束指向的擾動(dòng)，為保證指向的穩(wěn)定性，需要伺服系統(tǒng)的跟隨性能在長(zhǎng)期的使用中穩(wěn)定保持。由于平臺(tái)需要升到高空工作，設(shè)備所處環(huán)境的溫度相對(duì)地面差異較大造成傳動(dòng)摩擦系數(shù)變化大等不利因素，加大了伺服系統(tǒng)跟隨控制難度，需要采用先進(jìn)的現(xiàn)代控制方法來滿足復(fù)雜環(huán)境下的空域穩(wěn)定要求。

20世紀(jì)80年代初，在魯棒控制技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了H∞優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，不需要辨識(shí)，充分考慮了系統(tǒng)的工況變化、外部擾動(dòng)和建模誤差等因素，通過一個(gè)固定控制器的設(shè)計(jì)滿足控制品質(zhì)要求[2-4]。該方法比較適合本系統(tǒng)的使用。

本文論述了一種浮空雷達(dá)伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并重點(diǎn)介紹了其中通過采用魯棒控制滿足空域穩(wěn)定功能要求的方法。

1　系統(tǒng)組成

本伺服系統(tǒng)采用基于CAN總線的分布式控制架構(gòu)和全數(shù)字三閉環(huán)控制模式，由動(dòng)力及輔助電源、主控板、方位俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)及減速機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、匯流環(huán)以及萬向支架等部分組成，如圖1所示。

圖1　伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖

系統(tǒng)中伺服控制板、方位和俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及外部的指令機(jī)和GPS天線慣導(dǎo)系統(tǒng)通過CAN總線連接。

基于CAN總線的分布式結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)各功能組件之間的信號(hào)傳輸全部數(shù)字化，避免了模擬信號(hào)因傳輸過程引起的失真和損耗。分布式結(jié)構(gòu)還使得需要的匯流環(huán)路數(shù)減少一半，同時(shí)避免了高壓大電流PWM信號(hào)和對(duì)幅度相位敏感的角度弱信號(hào)通過匯流環(huán)的傳輸，極大提高了系統(tǒng)的電磁兼容性能和運(yùn)行可靠性。

伺服主控板和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器都以TI公司的TMS320F28335為核心處理器。

伺服主控板的功能是完成與指令機(jī)的通信，執(zhí)行工作指令包括對(duì)動(dòng)力電源的控制，實(shí)時(shí)生成天線方位、俯仰控制角度，空域穩(wěn)定解算，方位角、俯仰角位置和速度的閉環(huán)控制以及與方位、俯仰驅(qū)動(dòng)器的CAN總線通信功能。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)器除了包括以TMS320F28335為核心的驅(qū)動(dòng)控制電路外，還包括全橋驅(qū)動(dòng)模塊MSK4351，該模塊具備500V、50A、20kHz開關(guān)頻率的三相全橋驅(qū)動(dòng)能力。為獲取負(fù)載轉(zhuǎn)軸旋變角度信息，驅(qū)動(dòng)控制電路中還集成了DDC公司的RDC芯片RDC19222。通過以上硬件并輔以相應(yīng)軟件算法完成電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制和負(fù)載角度采集功能[5]。

2　系統(tǒng)算法

該伺服系統(tǒng)的控制方法全部集成在TMS320F28335中軟件代碼里，其中，空域穩(wěn)定控制，方位、俯仰角度和角速度閉環(huán)控制算法等在主控板中實(shí)現(xiàn)。方位、俯仰電機(jī)繞組電流回路以及三相導(dǎo)通邏輯控制在各自驅(qū)動(dòng)控制板中實(shí)現(xiàn)。

2.1空域穩(wěn)定控制算法

根據(jù)球載平臺(tái)的姿態(tài)特點(diǎn)、平臺(tái)穩(wěn)定要求以及天線座結(jié)構(gòu)形式，選用捷聯(lián)穩(wěn)定方式，該方式相對(duì)速率陀螺穩(wěn)定方式雖在穩(wěn)定精度方面有所損失但節(jié)省了一套速率陀螺系統(tǒng)，減少了設(shè)備量和系統(tǒng)復(fù)雜程度，在滿足平臺(tái)穩(wěn)定要求的前提下對(duì)提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性有利。

天線座采用X-Y型常平架結(jié)構(gòu)，方位軸固定于球體上，俯仰軸作為方位軸的負(fù)載通過支臂承載天線負(fù)載，慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝在天線座上與雷達(dá)系統(tǒng)共享載體航向、姿態(tài)信息。

所謂捷聯(lián)穩(wěn)定就是采用坐標(biāo)變換算法，根據(jù)地理系下的期望指向以及慣導(dǎo)指示的航向姿態(tài)角度，實(shí)時(shí)計(jì)算得到天線座方位、俯仰軸的控制角度并通過伺服機(jī)構(gòu)閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的方法。

實(shí)現(xiàn)以上算法要進(jìn)行坐標(biāo)系的定義，明確慣導(dǎo)角度與坐標(biāo)系的對(duì)應(yīng)關(guān)系[6]。要定義的坐標(biāo)系包括穩(wěn)定坐標(biāo)系(地理坐標(biāo)系)、浮空器坐標(biāo)系和天線坐標(biāo)系三種。如圖2所示，穩(wěn)定坐標(biāo)系可定義為原點(diǎn)和慣導(dǎo)質(zhì)心重合，X軸沿當(dāng)?shù)亟?jīng)線指向北，Z軸沿當(dāng)?shù)鼐暰€指向東，Y軸沿當(dāng)?shù)氐乩泶咕€指上，并與X、Z軸構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系,地理坐標(biāo)系下的向量用[XgeYgeZge]T表示。浮空器坐標(biāo)系原點(diǎn)也取在慣導(dǎo)質(zhì)心上，X軸指向浮空器正前方，Z軸指向順航向看的正右方，Y軸指向正上方且與X、Z軸構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系下的向量用[XacYacZac]T表示。同樣的方法定義天線坐標(biāo)系原點(diǎn)在天線座方位、俯仰軸正交處(由于慣導(dǎo)安裝位置與天線座方位、俯仰軸線交匯點(diǎn)之間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于天線到目標(biāo)之間的斜距，如將天線座坐標(biāo)系與浮空器坐標(biāo)系的原點(diǎn)視為同一點(diǎn)而引起的計(jì)算誤差可忽略)，X軸指向天線輻射方向，Z軸指向輻射方向的正右方，Y軸指向正上方且與X、Z軸構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系，天線坐標(biāo)系下的向量用[XantYantZant]T表示。

圖2　天線座結(jié)構(gòu)及地理坐標(biāo)系定義

穩(wěn)定坐標(biāo)系下的期望指向習(xí)慣以圖2定義的方位角和俯仰角來表示，而穩(wěn)定坐標(biāo)系到運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換是以直角坐標(biāo)系下的單位向量方向余弦的矩陣運(yùn)算實(shí)現(xiàn)，因此，要根據(jù)圖2所示的坐標(biāo)定義計(jì)算單位向量的方向余弦，轉(zhuǎn)換關(guān)系為

(1)

按照?qǐng)D3的關(guān)系將地理坐標(biāo)系下的方向余弦轉(zhuǎn)換到浮空平臺(tái)坐標(biāo)系下，轉(zhuǎn)換關(guān)系為

(2)

其中，S(·)=sin(·)，C(·)=cos(·)

圖3　地理系與浮空平臺(tái)系轉(zhuǎn)換關(guān)系及角度定義

因天線輻射方向(Xant軸向)應(yīng)指向目標(biāo)，所以，單位向量方向余弦從浮空器坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到天線坐標(biāo)系后向量值應(yīng)為[1 0 0]T，假設(shè)天線座已調(diào)整至方位、俯仰軸指示為0°時(shí)浮空器坐標(biāo)系與天線坐標(biāo)系完全重合(不考慮原點(diǎn))，則可得到天線座方位、俯仰軸的控制角度為

(3)

2.2系統(tǒng)閉環(huán)控制方法

系統(tǒng)最終控制對(duì)象為穩(wěn)定系下天線指向的方位、俯仰角度，通過上節(jié)的空域穩(wěn)定控制算法實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定系下方位、俯仰指令角到天線座兩軸指令角的解耦計(jì)算，所以，任務(wù)也就轉(zhuǎn)換成完成天線座萬向支架方位、俯仰兩軸的角度閉環(huán)。因方位、俯仰兩軸的構(gòu)成和控制方法基本一致，只以方位一軸為代表說明系統(tǒng)閉環(huán)控制的方法。

方位軸的閉環(huán)控制采用標(biāo)準(zhǔn)的電流、速度、位置三環(huán)結(jié)構(gòu)。電流環(huán)的控制對(duì)象為BLDC馬達(dá)繞組電流，三相繞組的導(dǎo)通順序和電流采集根據(jù)霍爾位置信號(hào)的狀態(tài)來確定，雖然導(dǎo)通的相序和電流采集對(duì)象和計(jì)算過程是變化的，但任一時(shí)刻對(duì)電流大小和方向的控制方法和有刷直流電機(jī)是一致的。由于電機(jī)機(jī)電常數(shù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能影響并不關(guān)鍵，使用經(jīng)典PI校正模式就可以保證環(huán)路的魯棒要求，這里就不贅述。

速度環(huán)環(huán)路性能嚴(yán)重影響到系統(tǒng)最終特性，環(huán)路內(nèi)牽涉到驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)能力、負(fù)載慣量、負(fù)載摩擦系數(shù)等要素，其中，慣量和摩擦系數(shù)等會(huì)隨負(fù)載相對(duì)轉(zhuǎn)軸位置以及平臺(tái)的姿態(tài)甚至溫度的變化而變化。因此，選用魯棒控制方法進(jìn)行控制以保證系統(tǒng)性能。

以下著重說明速度環(huán)路所用的魯棒控制器的設(shè)計(jì)方法。

2.3速度回路的魯棒控制方法

2.3.1H∞控制概念

對(duì)速度環(huán)控制回路進(jìn)行設(shè)計(jì)的重要依據(jù)是被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，在實(shí)際系統(tǒng)中模型會(huì)有不確定性，這種不確定性既有諸如慣量、粘性摩擦系數(shù)等參數(shù)變化引起的結(jié)構(gòu)化不確定性，又有未建模動(dòng)態(tài)帶來的加性攝動(dòng)或乘性攝動(dòng)。設(shè)計(jì)魯棒控制器就是要考慮這些模型的不確定性，要使閉環(huán)系統(tǒng)在這些模型誤差的擾動(dòng)下仍然保持穩(wěn)定。

魯棒控制器的設(shè)計(jì)需要使用H∞控制理論，該理論就是在H∞空間(Hardy空間)通過某些性能指標(biāo)的無窮范數(shù)優(yōu)化而獲得具有魯棒性能的控制器的一種理論方法。這里H∞范數(shù)的物理含義就是系統(tǒng)獲得的最大能量增益[3]，如圖4所示。

圖4　H∞標(biāo)準(zhǔn)控制問題

控制回路中，r為外部輸入信號(hào)(包括指令、擾動(dòng)、噪聲等)，z為被控輸出信號(hào)(包括誤差和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出)，u為控制信號(hào)，e為測(cè)量輸出信號(hào)。P(s)為廣義被控對(duì)象(既有實(shí)際被控對(duì)象，又有描述設(shè)計(jì)指標(biāo)的加權(quán)函數(shù))，K(s)為待設(shè)計(jì)的控制器。如果將P(s)的狀態(tài)空間表示為

(4)

即可得到

(5)

(6)

u=K(s)e

(7)

根據(jù)式(5)～式(7)可得到從輸入到輸出的傳遞函數(shù)為

該系統(tǒng)主要包括車輛的防撞系統(tǒng)、智能駕駛輔助系統(tǒng)、車輛運(yùn)行管理系統(tǒng)、收費(fèi)管理系統(tǒng)和車輛控制系統(tǒng)等，使用不同種類的子系統(tǒng)可以對(duì)道路和車輛進(jìn)行科學(xué)的控制和管理[4]。

Φz(mì)r(s)=P11(s)+P12(s)K(s)[I-P22(s)K(s)]-1P21(s)

(8)

H∞最優(yōu)控制問題就是對(duì)于給定的增廣被控對(duì)象P(s)，求反饋控制器K(s)，使得閉環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部穩(wěn)定且‖Φz(mì)r(s)‖最小，該值應(yīng)為小于1的正數(shù)[3]。

2.3.2H∞混合靈敏度優(yōu)化設(shè)計(jì)

按照以上的原理求解控制器K(s)選擇使用H∞混合靈敏度優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，該方法牽涉到的從輸入到輸出之間的傳遞函數(shù)包括

(9)

(10)

(11)

式中：G(s)為被控對(duì)象的傳遞函數(shù)；S(s)為靈敏度函數(shù)；T(s)為互補(bǔ)靈敏度函數(shù)?！琓(s)‖∞反映了允許的乘性攝動(dòng)的大小， ‖R(s)‖∞反映了允許的加性攝動(dòng)的大小。具體的方法就是通過適當(dāng)?shù)募訖?quán)函數(shù)，對(duì)S(s)和T(s)進(jìn)行頻域整形，在低頻段減小S(s)增益以降低干擾的影響，高頻段減小T(s)增益來減少未建模動(dòng)態(tài)的影響。假設(shè)閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5　閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

考慮加權(quán)的混合靈敏度問題的標(biāo)準(zhǔn)框架為

(12)

由上式可知，閉環(huán)系統(tǒng)從輸入到觀測(cè)輸出信號(hào)的傳遞函數(shù)可表示為

(13)

混合靈敏度問題的提法是尋找真實(shí)有理函數(shù)控制器K，使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，且滿足min‖Φ‖∞=r0或‖Φ‖∞≤r(r≥r0)分別稱為H∞最優(yōu)化和次優(yōu)化問題。

從式(5)和式(12)可知，廣義受控對(duì)象及其狀態(tài)空間表達(dá)式為

(14)

由此可將頻域內(nèi)選擇加權(quán)陣使之滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)多目標(biāo)要求的問題轉(zhuǎn)換成狀態(tài)空間的優(yōu)化問題，就可以在時(shí)域內(nèi)求解混合靈敏度問題。

2.3.3加權(quán)函數(shù)的選擇方法

整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化過程是通過加權(quán)函數(shù)的選擇把系統(tǒng)性能要求和魯棒穩(wěn)定性要求表示成H∞范數(shù)的尋優(yōu)問題。在H∞優(yōu)化設(shè)計(jì)中，加權(quán)函數(shù)的選擇至關(guān)重要[8-10]，它直接關(guān)系到控制系統(tǒng)的最終結(jié)果。如何針對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，確定合理的加權(quán)函數(shù)是進(jìn)行H∞優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。以下簡(jiǎn)要描述各個(gè)加權(quán)函數(shù)的選擇方法。

對(duì)于靈敏度函數(shù)S(s)的加權(quán)函數(shù)WS(s)，在低頻段，從減小跟蹤誤差或抑制干擾的角度出發(fā)，WS(s)的直流增益應(yīng)大于直流、誤差比例系數(shù)和干擾抑制比例系數(shù)，超出系統(tǒng)要求的高頻范圍無嚴(yán)格要求，即WS(s)的頻率特性具有低通特性。

在選取T(s)的加權(quán)函數(shù)WT(s)時(shí)要求其具有與WS(s)頻帶不重疊的高通特性，且幅頻特性中幅度隨頻率變化的斜率可取大些以保證對(duì)高頻干擾的抑制。

WR(s)表示加性攝動(dòng)的范數(shù)界，一般為了不增加控制器的階次，可以把WR(s)取為常數(shù)，在混合靈敏度設(shè)計(jì)中，往往是在WS(s)和WT(s)確定后再調(diào)整WR(s)以獲得中低頻內(nèi)有較大魯棒穩(wěn)定性的參數(shù)攝動(dòng)范圍。WR(s)的選擇對(duì)系統(tǒng)性能有重要影響，既要考慮系統(tǒng)帶寬的要求，又要考慮系統(tǒng)飽和現(xiàn)象以及對(duì)噪聲的抑制。

2.3.4H∞控制器的求解

從以上描述可知，在確定了被控對(duì)象傳遞函數(shù)G(s)并選擇了符合增廣對(duì)象條件要求的加權(quán)函數(shù)后，就可以通過求解兩個(gè)Riccati方程的方法計(jì)算得到控制器模型。在實(shí)際的工程應(yīng)用中一般都通過計(jì)算機(jī)中的工具軟件完成這個(gè)工作，如MATLAB軟件中的魯棒控制工具箱等。

2.3.5速度回路H∞控制器的設(shè)計(jì)

根據(jù)速度回路組成結(jié)構(gòu)和各環(huán)節(jié)特性，得到該回路被控部分開環(huán)近似數(shù)學(xué)模型Ga(s)

(15)

按照系統(tǒng)指標(biāo)分配設(shè)計(jì)要求速度回路的帶寬應(yīng)控制在6Hz左右。

按前所述先選擇靈敏度函數(shù)的加權(quán)函數(shù)WS(s)，它直接影響系統(tǒng)的最終性能，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇該函數(shù)模式時(shí)要考慮通過提高系統(tǒng)類型實(shí)現(xiàn)高增益保證帶寬，同時(shí)，又要考慮穩(wěn)定性，通過增加零點(diǎn)使中頻段平穩(wěn)過渡，零點(diǎn)位置的選擇參照回路帶寬要求，為避免廣義對(duì)象中的計(jì)算問題，函數(shù)積分環(huán)節(jié)應(yīng)取近似積分形式。

加權(quán)函數(shù)WT(s)的選擇主要考慮魯棒穩(wěn)定性要求，根據(jù)對(duì)象可能出現(xiàn)的模型和參數(shù)不確定等情況的影響往往隨頻率的增高而變大，作為約束的WT(s)應(yīng)是頻率的遞增函數(shù)且WT(s)-1的階次應(yīng)不小于對(duì)象的階次。

加權(quán)函數(shù)WR(s)最后選擇，為降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，一般選為比例常數(shù)，通過它來調(diào)整帶寬并保證控制器優(yōu)化問題非奇異。

基本確定加權(quán)函數(shù)后接下來就是通過MATLAB軟件工具依次計(jì)算得到廣義對(duì)象和控制器K(s)，經(jīng)反復(fù)選擇和調(diào)整，確定最終三個(gè)加權(quán)函數(shù)和控制器為

(16)

(17)

WR(s)=0.009 4

(18)

(19)

3　仿真驗(yàn)證

通過MATLAB的simulink工具建立伺服系統(tǒng)速度環(huán)仿真模型。其中，電流環(huán)濾波系數(shù)tma為0.000 8，電機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)Kta為0.462Nm/A，電機(jī)軸端的慣量Jm為0.003 9Kg·m2，傳動(dòng)速比i為220，摩擦系數(shù)BS隨溫度變化。

圖6　速度回路仿真模型圖

仿真得到回路閉環(huán)和加權(quán)函數(shù)WT(s)的頻率特性曲線，圖形顯示系統(tǒng)完全受WT(s)約束，滿足魯棒穩(wěn)定性要求。

圖7　速度回路魯棒穩(wěn)定分析示意圖

另外，還通過經(jīng)典的PI校正方法對(duì)該速度回路進(jìn)行設(shè)計(jì)，也得到了滿足系統(tǒng)帶寬要求的傳統(tǒng)控制器，二者閉環(huán)特性如圖8所示。

圖8　速度回路頻率特性

根據(jù)實(shí)際使用中系統(tǒng)粘性摩擦系數(shù)BS會(huì)隨溫度的因素大幅變化的情況(最大增加10倍)，進(jìn)行階躍響應(yīng)仿真。

圖9　速度階躍響應(yīng)仿真比較

從圖9中容易看出魯棒控制器在對(duì)象參數(shù)變化時(shí)其控制性能變化不大，過渡過程時(shí)間在0.3s左右，不影響使用，而同樣的參數(shù)變化使傳統(tǒng)控制器的控制性能發(fā)生了很大變化，過渡過程時(shí)間增加到了2s以上。

將以上的速度控制器分別加入到空域穩(wěn)定跟隨控制系統(tǒng)中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，得到常溫摩擦系數(shù)和低溫10倍以上摩擦系數(shù)下的空域穩(wěn)定隔離度結(jié)果(幅度10°，頻率0.25Hz，要求隔離度小于5%)，見圖10和圖11。

圖10　常溫下空域穩(wěn)定隔離度

圖11　低溫下空域穩(wěn)定隔離度

不難看出常溫下兩控制器空域穩(wěn)定隔離度差別不大，都小于5%，能滿足系統(tǒng)要求。但低溫下魯棒控制器仍能滿足隔離度要求，而普通控制器已達(dá)到8%以上，超出指標(biāo)范圍。

4　結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了一種浮空雷達(dá)伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，給出了空域穩(wěn)定算法，并以系統(tǒng)控制回路中速度環(huán)為例詳細(xì)介紹了使用魯棒控制方法的設(shè)計(jì)過程,仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法在系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生急劇變化的工況下，空域穩(wěn)定隔離度性能相對(duì)傳統(tǒng)相同帶寬控制器有明顯優(yōu)勢(shì)。

[1]于君. 漂浮的電眼-美國(guó)浮空器雷達(dá)探秘[J]. 國(guó)際展望, 2005(517): 32-34.

YUJun.Thefloatingmagiceye-explorethesecretofAmericanaerostatradar[J].WordOutlook, 2005(517): 32-34.

[2]辛永智. 改善伺服系統(tǒng)低速性能的自適應(yīng)魯棒控制設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2010.XINYongzhi.Researchondesignandapplicationofadaptiverobustcontrolforimprovinglow-speedperformanceofservosystem[D].Harbin:HarbinInstituteofTechnology, 2010.

[3]梅生偉, 申鐵龍, 劉康志. 現(xiàn)代魯棒控制理論與應(yīng)用[M]. 北京：清華大學(xué)出版社, 2004.

MEIShengwei,SHENTielong,LIUKangzhi.Modernrobustcontroltheoryandapplication[M].Beijing:TsinghuaUniversityPress, 2004.

[4]HSIENTL,TSAIMC,SUNYY.Robustspeedcontrolofpermanentmagnetsynchronousmotorsdesignandexperiments[C]//Proceedingsofthe1996IEEE22ndInternationalIndustrialElectronics,ControlandInstrumentation.Taipei:IEEEPress, 1996: 1177-1182.

[5]湯輝, 吳影生. 雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)精密二維測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電子機(jī)械工程, 2009, 25(5): 39-40.

TANGHui,WUYingsheng.Designandrealizationofadual-motordrivingservosystemfora2Dprecisetestturntable[J].Electro-MechanicalEngineering, 2009, 25(5): 38-40.

[6]張為晴. 機(jī)載三軸雷達(dá)空域穩(wěn)定研究[J]. 現(xiàn)代雷達(dá), 2009, 31(7): 81-83.ZHANGWeiqing.Astudyonairspacestabilizationofairborne3-axesradar[J].ModernRadar, 2009, 31(7): 81-83.

[7]丁鋒, 屈明昌, 林廷圻. 交流位置伺服系統(tǒng)PID控制方法實(shí)現(xiàn)[M]. 電子機(jī)械工程, 2003, 19(1): 52-54.

DINGFeng,QUMingchang,LINTingqi.RealizationofPIDcontrolmethodinACpositionservosystem[J].Electro-MechanicalEngineering, 2003, 19(1): 52-54.

[8]ORTEGAMG,RUBIOFR.SystematicdesignofweightingmatricesfortheH∞mixedsensitivityproblem[J].JournalofProcessControl, 2004, 14(1): 89-98.

[9]ALEXANDERL.WeightoptimizationinH∞loop-shaping[J].Autometica, 2015, 41(7): 1201-1208.

[10]吳旭東, 解學(xué)書.H∞魯棒控制中的加權(quán)陣選擇[J]. 清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 1997, 37(1): 27-30.

WUXudong,XIEXueshu.WeightfunctionmatrixselectioninH∞r(nóng)obustcontrol[J].JournalofTsinghuaUniversity(Science&Technology), 1997, 37(1): 27-30.

王聞喆男，1973年生，高級(jí)工程師。研究方向?yàn)槔走_(dá)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

吳冰男，1972年生，研究員級(jí)高級(jí)工程師。研究方向?yàn)槔走_(dá)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

李小璐女，1972年生，高級(jí)工程師。研究方向?yàn)槔走_(dá)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

朱德明男，1980年生，高級(jí)工程師。研究方向?yàn)槔走_(dá)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

Design of Aerostat Radar Servo System

WANG Wenzhe，WU Bing，LI Xiaolu，ZHU Deming

(Nanjing Research Institute of Electronics Technology,Nanjing 210039, China)

Theprinciplesofaerostatradarservosystemareintroduced.Basedonthemethodofstrap-downstabilization，therealizationofthefunctionofservosystemwhichisgivenintheairspacestabilizationalgorithmisproposed.Thesystemrobustcontrolmethodintheloopcontroloftheprimaryprincipleisexpoundedemphatically,andthespeedlooprobustcontrollerofthedesigningprocessisdescribed.Comparedwiththetraditionalcontrolmode,thesimulationresultindicatesthattherobustcontrollerhasbetteradaptabilityinairspacestabilizingfunction.

aerostatradar;servosystem;distributedcontrol;airspacestabilize;robustcontrol

10.16592/j.cnki.1004-7859.2016.08.015

王聞喆Email：13770837849@163.com

2016-04-26

2016-06-30

TN820.3

A

1004-7859(2016)08-0064-06