数字测控（共7篇）
数字测控 篇1
1 数字测控技术的发展
近些年我国一直在进行教育制度上的改革, 希望通过教育模式的改善, 提高人才的综合素质, 对于现代信息技术来说, 数字信号理念的出现, 是一个革命性的进步, 与传统的模拟信号相比, 数字信号不但能够提高传输的效率, 信号的处理和应用情况, 都得到了极大的提高, 而数字测控技术正是建立在数字信号的基础上。从本质上来说, 测控技术就是测量和控制, 在航空等领域中, 如果能够进行精确的测量, 然后采用科学、合理的控制方式, 就可以提高工作的效率, 如航空设备应用过程中, 必须对飞行的轨道等进行测量和控制如果这个环节中出现问题, 就会影响设备的工作情况, 严重时甚至会导致安全事故发生。
2 我国航空中数字测控技术应用存在的问题
我国已经成为了世界第二大经济体, 整体的工业和科技达到了很高的水平, 而数字测控技术在很多领域中, 都具有非常重要的应用。在这种背景下, 近些年数字测控技术自身得到了快速的发展, 但是受到我国技术水平的限制, 在数字测控技术上, 与西方一些发达国家相比, 还存在一定的差距, 如美国就在先进的数字测控技术基础上, 有了很高的航空水平, 现在的飞行器可以达到火星进行科学研究, 而GPS导航系统能够达到非常高的准确度。由此可以看出, 在实际航空中, 数字测控技术的重要性, 虽然我国已经充分认识到了这点, 近些年投入了大量的人力和物力, 研究我国自己的数字测控技术, 从国外引入了一些先进的设备和技术, 根据我国的实际情况通过大量的实践, 在一定程度上提高了我国数字测控技术的水平, 但是受到加工工艺和人员自身素质等因素的影响, 很多先进的数字测控技术, 无法很好的应用到实际航空中。
3 航空中数字测控技术应用
3.1 航空控制程序
数字测控技术在实际应用过程中, 需要人员来进行具体的操作, 虽然随着人工智能和自动化技术的发展, 现在的电子设备都可以自动运行, 如飞行器可以沿着设定好的轨道, 自动的飞行, 但是这些电子设备, 之所以能够自动运行, 就是由于其具有一个智能控制芯片, 只要写入相应的控制程序, 设备就可以逐步的执行程序命令。而这些控制程序的编写, 需要人员来完成, 而人员自身的素质, 可以在很大程度上影响程序执行的情况, 尤其是随着信息技术水平的提高, 电子设备自身越来越复杂, 具有很多的功能, 对于控制程序的要求越来越高, 在这种背景下, 程序的结构和模块设计情况, 都能够影响程序运行的效率, 如图1所示, 就是基于PLC芯片的航空数字测控程序流程图。由于很多数据的测量和控制, 需要人员来进行实时的操作, 如果人员的自身素质较差, 无法熟练的操作设备, 不能够根据设备的特点, 采取一些优化措施, 要想很好的解决这个问题, 首先应该提高招聘人员的标准, 对人员自身素质提出更高的要求, 对于现有的工作人员, 可以通过培训的方式, 提高人员自身的专业素质。
3.2 数字测绘技术
随着近些年信息技术的发展, 出现了很多电子地图, 与传统的纸质地图相比, 电子地图使用起来更加方便, 可以直接搜索周围的地点, 极大的提高了地图的使用效率, 利用飞机等航拍设备, 能够在很大程度上提高地图的精度, 除了地图的绘制外, 还可以用于地质勘探等, 如图2所示就是常见的三种数字测绘方式。由此可以看出, 数字测绘技术具有非常广泛的应用, 现在的地图制作和地理勘探中, 都会采用数字测绘技术, 但是受到我国设备和技术水平的限制, 数字测绘技术应用的情况较差, 尤其是使用的成本较高, 只有在一些特殊的项目中, 才会根据实际的需要, 针对性的选择一些数字测绘设备和技术。受到我国技术水平的限制, 测绘设备和技术的水平较低, 与与西方一些发达国家相比, 还存在一定的差距, 为了很好的解决这个问题, 考虑到地图制作和地理勘测的重要性, 结合我国的实际情况, 引入了国外一些先进的测绘设备和技术, 完善了我国测绘的方式, 在很大程度上促进了我国数字测绘技术进步。
4 结语
通过全文的分析可以知道, 由于航空技术的重要性, 每个国家都很重视航空技术的发展, 如近些年我国就提出了探月计划和北斗星定位系统, 标志着我国航空技术已经达到了世界先进水平, 但是在一些尖端的数字测控技术应用中, 受到各方面因素的影响, 还存在一些问题, 相信随着我国信息技术水平以及工作人员自身素质的提高, 航空中数字测控技术的应用, 一定会更加科学、合理, 从而促进航空技术的发展。
摘要：对于数字测控技术来说, 在很多领域中具有非常广泛的应用, 本文在数字测控技术发展的基础上, 结合航空中数字测控技术应用中存在的问题, 从航空中自动控制程序和数字测绘技术两个方面, 对数字测控技术在航空中应用的措施, 进行了深入的研究, 希望能够实际的数字测控技术应用, 提供一定的参考。
关键词：航空技术,数字测控,设备
参考文献
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[2]微凉, 七丁.航空测控技术与设备应用调查报告[J].航空制造技术, 2008 (02) :62-63.
数字测控 篇2
关键词：全空域,测控系统,射频采样,数字多波束形成
0 引言
随着航空航天事业的飞速发展,将逐步建成无人机网络、卫星导航系统和卫星星座网络,这给地面测控系统提出了更高的要求。全空域多目标测控技术是目前测控领域面临的一个重要课题,也是地面测控系统面临的新挑战。目前全空域相控阵测控系统的建设已提上日程,而波束形成技术作为全空域相控阵测控系统的关键技术,其形成方式及算法的设计尤为重要。相位控制可采用模拟方式( 在射频端采用微波移相器) 实现或采用数字波束形成( DBF) 方法实现。而采用数字波束形成方式,亦有一次变频和超外差方式之分。同其他波束形成方式相比,基于软件无线电的数字多波束形成技术在全空域多目标测控系统中具有独特的优势,值得深入研究。本文在分析全空域测控系统对波束形成设备需求的基础上,提出了基于射频采样的波束形成模块实现方案,并对共形球面阵的波束形成技术进行了分析及验证。和现有的波束形成方式相比,提出的实现方法简化了硬件设计,集成度高,幅相一致性好且多波束形成灵活。
1 全空域相控阵测控系统
全空域相控阵测控系统目前多采用球面共形阵进行分析[1],其优点是对于目标跟踪可平滑过渡,相位中心唯一,球面扫描增益一致; 但其缺点是阵面复杂,对于装配工艺、测试、维护及波束形成算法均提出了挑战。因此需要对球面阵波束形成方式及算法进行研究。以美国空军正在实施的网格球顶相控阵( GDPAA) 系统为例[2],该系统要求EIRP大于104 d Bm,而G / T值大于12 d B / K,能对中高轨及静止轨道卫星进行测控通信。其阵面采用多个五边形阵和六边形阵拼成一个整体上的球面,而每个多边形阵由若干子阵面组成,每个子阵面又由若干阵元所构成。最终用到的阵元数为60 300 个,其后的波束形成模块,包括信道设备、数据采集传输及波束形成算法极其复杂。
由上述分析可见,全空域相控阵测控系统如图1所示,采用球面共形布阵,阵元数极多,因此要求波束形成模块尽可能简单,以减少成本和空间,降低系统建设和维护的复杂度。
2 基于软件无线电的接收前端分析
由于受模数转换器件性能( 主要指采样位数、采样率及输入带宽等) 的限制,接收机体制主要有2 种[3]: 超外差和直接变频体制。其主要区别在于将信号下变频到基带的级数不同: 直接变频只用1 级,而超外差体制则采用2 级以上。下变频次数的增加虽然使接收机的复杂性也相应增加,而直接变频接收机也面临一些技术问题,所以现有的接收机大部分为超外差体制。但是随着器件的发展,使直接射频采样成为可能,即真正意义的软件无线电接收机具有了一定的可实现性。因此本文提出基于直接射频采样的接收机体制。由于超外差及直接变频体制原理在现有文献中已有详述,本文不再赘述。本节仅对直接射频采样体制的原理及其实现方式进行讨论分析。
直接射频体制接收机原理如图2 所示。天线接收信号经低噪声放大器( LNA) 提供合适的射频增益,其输出信号经过预选滤波器滤波后,输出需要频带的信号。滤波器的输出信号用频率为fs1的脉冲进行采样保持,然后通过连续时间插值滤波器进行二次抗混叠滤波,此时得到奈奎斯特带宽内信号,采用常规的AD芯片即可对该信号进行量化。这种直接射频采样的特点是模数转换分2 步进行[4]: ① 对射频信号进行带通滤波和无量化采样; ② 经过连续时间低通或带通滤波器滤波后,得到中频( 或零中频) 信号,然后用常规ADC进行量化。通过把采样和量化分开在不同的阶段实现,降低了对ADC的射频输入带宽、时钟抖动和采样率的要求。
这种体制的优点是: ① 消除了常规超外差接收机中因使用模拟混频器和本地振荡器而带来的增益起伏和噪声; ② 简化了硬件设计,使接收机可集成在单片微波集成电路上; ③ 消除了模拟失真和混频器非线性失真; ④ 可重配置,通过软件定义可灵活完成空时域滤波等功能,即真正意义的软件定义无线电功能。下面对该体制原理进行分析。
设采样脉冲信号为:
式中,; fs1为采样脉冲频率。式( 1) 的频域表示为:
式中,ωs1= 2πfs1。设场放输出信号为x( t) ,抗混叠滤波传递函数为h( t) ,采样后二次抗混叠滤波传递函数为f( t) ,则滤波后输出为:
其频域表示为:
将式( 2) 代入式( 4) ,得
式中,,Tk=P(kHωs1)/(2π),而XBL(ω)、XBR(ω)定义如下:
3 直接射频采样实现方案
由第2 节的分析可见,直接射频采样体制接收架构最简单,易于将相控阵接收组件集成化、小型化。因此下面讨论如何实现该种体制应用于数字波束形成的接收组件。
利用现有的芯片,可实现基于上述直接射频采样接收体制的数字波束形成接收组件。直接射频采样具体实现可分为T/H + AD结构和单射频AD芯片结构。以目前的芯片水平,采用T/H + AD结构可达Ku频段,如HMC5640 芯片,其射频输入带宽为18 GHz,最大采样率4 Gs/s,输入Vpp为1 V,其时钟抖动小于70 fs[5]。而单射频AD芯片可支持射频输入带宽至S频段。由于篇幅关系,此处仅对单芯片结构进行介绍。
单芯片采样原理仍如图2 所示,只是将采样保持与量化功能集成在一个单片微波集成电路上。如e2v公司的EV10AQ190 系列、TI的ADS54RF63 及ADC12D800RF等。以EV10AQ190 芯片为例,主要关注性能指标[6]如射频输入带宽( 3 d B) 为5 GHz、有效位数7. 7 位( 输入2. 3 GHz) 、时钟抖动120 fs等。由上述指标可见该芯片支持对统一S频段测控系统的直接射频采样。在射频直接输入时,其模数转换有效位数可达8 位左右。
4 球面共形阵数字波束形成
4. 1 架构设计
现有的测控系统,多采用射频移相器和数字波束形成相结合的方式[7]: 在射频端利用移相器实现子阵波束合成,然后采用超外差接收技术下变频到中频( 如在某测控频段系统中常采用2 级下变频到70 M中频) 。最后在中频进行AD采样并实现子阵间的数字波束形成。这种架构满足当前仅对某一部分空域进行单目标或少目标测控的需求: 由于覆盖空域小可采用平面相控阵,所需阵元少,布阵空间较充裕。因此可采用超外差接收体制的相控阵,该体制降低了AD采样的要求,但提高了信道的复杂度,而且采用射频移相精度受限。这降低了波束指向精度、导致旁瓣升高,并且不利于多目标多波束形成。
采用直接射频采样接收体制实现的数字波束形成架构如图3 所示。采用这种架构有如下优点:① 省去了下变频链路,简化了结构,可实现小型化;② 形成灵活的可扩展模块,可扩展为行波束形成、列波束形成、子阵波束形成及阵面波束形成等模块;③ 采用数字化,可灵活形成多波束; ④ 容易形成零陷,抗干扰性强。
4. 2 波束形成算法分析
阵元在球面上均匀分布,如图4 所示( 图中仅画出第n环)[8]。
其中第m个阵元坐标为( xmn,ymn,zmn) ,
式中,R为球体半径; Rn为第n环半径; N为n环上阵元个数,与期望的环上阵元间弧线长度dθdesired有关; floor( ) 为向下取整运算; 相邻环间纬线距离相等为dφ,因此ndφ为第n环到球顶的纬线长度;dθ= 2πRn/ N为环上阵元间实际弧线长度,与实际的阵元个数N有关,容易得到dθ≥ dθdesired。共形阵的合成方向图为n环上所有阵元共同作用得到:
式中,λ 为波长; wmn为加权系数; θ 为目标方位角;为俯仰角。共形阵相位补偿因子为:
值得说明的是,以上分析中的坐标( xmn,ymn,zmn) 既可表示阵元的坐标,也可表示第m个子阵模块的坐标。
5 测试结果分析
采用上述直接射频采样数字波束形成技术,实现了DBF处理模块样机。在数字波束形成中,主要关注通道的幅相一致性,因此对该处理模块在不同温度条件下的接收信噪比、幅相一致性进行了测试,测试结果如表1 所示( 其中幅度单位为d B,相位单位为度) 。由表1 可见,在高低温及常温下通道间的幅度差异<0. 5d B,相位差异< 4°,满足应用需求。
对DBF子阵合成的和差方向图测试结果如图5所示,其中图5( a) 为和波束方向图,而图5( b) 为差波束方向图。
由图5 可见,主旁瓣比约13 d B,差零深约33 d B,测试结果与理论相吻合。其原因是采用直接射频采样的数字波束形成技术,阵列幅相误差较小,而且阵列校正精度高。
6 结束语
全空域相控阵测控系统作为下一代地面测控系统的发展趋势,将会得到越来越多的关注。采用直接射频采样技术实现的测控系统数字波束形成处理模块,满足全空域共形阵对多波束形成的需求,实现了设备集成化、小型化。因此基于直接射频采样的数字波束形成技术在全空域测控领域中的应用将会得到越来越多的关注和应用。
参考文献
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[6]E2V Corporation.EV10AQ190 QUAD 10-bit 1.25 Gsample/s ADC Data Sheet[Online].Available:http:∥www.e2v.com/resources/account/download-datasheet/1735.
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浅析数字化变电站的测控装置 篇3
测控装置从整体结构上分, 可以分成两个基本的组成部分, 即上位机系统和下位机系统。上下位机间的数据是通过单/双以太网进行传输, 选择该通信方式是因为以太网比较便宜且容易安装, 直接利用每个工作站网卡上的BNC-T型连接器, 就可以将电缆从一个工作站连接到另一个工作站, 完成网络传输控制任务。
测控装置在变电站综合自动化系统中承担了测量、控制任务, 在高压、超高压变电站内由于通信量大等原因, 一般采用以太网通信, 现有的保护设备一般不具备以太网接口, 为使保护能与变电站层进行通信, 测控装置必须具有保护与变电站层的监控装置之间的通信转发及规约转换功能, 图1即为测控装置在变电站综合自动化系统中的结构图。测控装置对本间隔的一次系统进行测量、控制, 对保护等其它设备进行通信转发不同间隔的测控装置可通过以太网或RS232或LVDS进行通信。
由于不同的变电站的规模、结构等不一样, 对测控装置的功能结构要求也各有区别, 为使测控装置能够针对不同的变电站进行灵活配置, 提高兼容性, 在新装置的设计中采用模块化设计。
上位机位于机房, 而下位机位于离机房10m~100m的现场, 因为本测控装置主要适用于110kV以下的变电站, 它的安全距离是10m。为了进一步实现变电站的无人值守, 实现远程监控。上位机与下位机之间的数据传输选用了单/双以太网进行通信, 从而实现了装置的遥信功能。
下位机即测控装置的现场部分, 它的主要任务是对变电站机组可配置的开关量、脉冲量、编码信号、电流、电压、有功、无功、功率因数、有功电能、无功电能等数据的采集、量化、比较、分析。然后根据比较分析的结果, 将控制命令下发到现场, 现场根据接收到命令作出相应的动作。从而实现了装置的遥测、遥控、以及遥调功能。
上下位机间的数据是通过单/双以太网进行传输, 选择该通信方式是因为以太网比较便宜且容易安装, 直接利用每个工作站网卡上的BNC-T型连接器, 就可以将电缆从一个工作站连接到另一个工作站, 完成网络传输控制任务。本装置在设计时选用了单网以及双网两种工作方式, 装置在选择单网时, 可以选择的A口或者B口与外部相连接, IP地址的四位都可整定。装置在选择双网时, 当A网出现问题时, 会自动切换到备以太网B口。若B网再出现问题, 装置会自动再切换到A网。
上位机的软件平台是基于LabVIEW实现的, 在选用LabVIEW这种实现方式是因为NI公司提供的行业标准图形化编程软件LabVIEW, 不仅能轻松方便地完成与各种软硬件的连接, 更能提供强大的后续数据处理能力, 设置数据处理、转换、存储的方式, 并将结果显示给用户, 它能够让更多人参与到软件开发和仪器设计中去。LabVIEW不仅提供了完全与传统的基于文本的编程语言所不同的图形化编程方式, 使得编程过程变得更加直观与方便, 同时还通过自带的Mathscript兼容了文本的编程语言, 使得用户可以兼容已有的算法, 或者根据实际应用来选择合适的编程方式。系统中数据的处理、比较、分析、计算及显示采用的是LabVIEW自带的数据处理库LabSQL。同时数据的存储采用了LabVIEW自带的存储模块设计文件存储程序, 且LabVIEW所设计的程序可以选择所存储文件的格式, 这样大大节省了需要熟悉编程环境和语法所需要的大量的时间。因此, 上位机实现起来比较简单。
2 现有测控装置的功能及不足
现有数字式测控装置作为分布式的遥测、遥信和遥控单元, 主要实现以下功能:
1) 对模拟量 (电气量、非电气量) 进行采集, 并求取其电压、电流的幅值、相位等, 求取有功、无功功率, 系统运行频率等, 且能实现越限上报;
2) 实现间隔内一次设备各开关和刀闸的状态遥信功能, 所有状态输入可以作为单独的遥信输入, 也可作为SOE事件输入, 同时还可将隔离开关、断路器输入状态作为遥控条件, 用于控制断路器;
3) 隔离开关及隔离开关控制电源。对间隔内被控断路器及隔离开关等的开、合状态进行可编程遥控操作, 实现防误操作闭锁;
4) 设置有隔离开关和断路器的“远方控制投入”开关端子, 以便就地操作时, 闭锁由监控网络传来的操作命令。
3 结论
本文主要介绍了新型的测控装置在变电站中所起的作用以及具体位置, 分析了上位机以及下位机的具体功能, 并做了具体的分析, 同时就现有的变电站的测控装置提出了一些建议。
摘要：本测控装置主要承担对变电站机组的运行状态的测控, 以便实现测控装置对变电站机组的四遥即遥信、遥测、遥控、遥调等自动化功能。本测控装置在整个测控过程中主要负责对变电站机组运行状态数据的采集、量化、传输、比较、分析并根据分析结果发出相应的控制命令等任务。
关键词：测控装置,电压,电流,上位机,下位机
参考文献
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[2]于永源, 杨绮雯.电力系统分析[M].2版.北京:中国电力出版社, 2004.
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[5]周长久.国内领先的数字化变电站技术[J].云南电业, 2006 (11) .
数字测控 篇4
1 航空测控技术简述
1.1 航空测控技术的概念
航空测控技术是随着航空技术而发展起来的一门学科, 国外的测控技术研究从上个世纪初就开始了, 受到我国经济水平和科技水平的限制, 虽然我国的航空技术在建国后不久就开始了, 但是对于航空测控技术的研究, 却是从上世纪80年代才开始的, 由于测控技术中需要进行大量的计算工作, 如果采用传统的人力计算方式, 很难完成越来越复杂的测控计算, 所以航空测控技术的发展, 无法离开计算机等高科技设备, 在我国航空技术发展的初期, 由于西方发达国家的经济和科技封锁, 我国的科学技术发展速度非常缓慢, 计算机的水平要落后世界很多, 当时甚至还没有超级计算机的概念从上面的分析可以看出, 航空测控技术的概念就是对数据的获取和处理, 而数据处理的过程主要就是通过计算机进行计算, 随着集成电路和超集成电路的发展, 电子行业为科技带来了新的动力, 这在很大程度上推动了航空测控技术的发展。
1.2 航空测控技术的特点
通常情况下, 航空测控技术主要可以分为两类, 一种就是对飞行仪器的轨道数据等进行测量, 另一种就是对飞行器的工作状态等参数进行测量, 随着我国航空技术的发展, 目前我国的航空测控技术也达到了世界先进水平, 在以往的航空测控系统中, 使用的很多设备和技术都需要从国外引进, 而西方国家对我国一直都存在技术封锁, 因此我国的航空测控技术发展, 很大程度上依赖前苏联和俄罗斯, 总所周知在航空领域中, 现在的俄罗斯和美国是当之无愧的老大, 而美国依靠的是先进的航空材料学, 俄罗斯依靠的是先进的空气动力学, 我国的航空技术中, 目前依然是技术优于材料的局面, 由此也可以看出我国航空测控技术的特点, 在航空测控设备上, 与发达国家还有一定的差距, 但是在相关技术的理论研究上, 已经处于了世界领先水平。
2 航空技术中航空测控技术的发展前景
2.1 大力发展基础技术
航空测控技术属于精密电子技术, 而精密电子技术离不开集成电路、数控技术、数字信号处理等, 因此要想发展我国自己的航空测控技术, 首先应该发展这些基础技术, 例如集成电路的发展, 目前我国的集成电路开发工作相对落后, 尤其是CPU领域的研发, 目前的计算能力和生产能力相对较差, 与国际先进水平有一定的差距, 在精密电子设备的使用中, 很多集成电路都需要从国外引进, 而数控技术作为一种自动化的控制技术, 在现如今的电子时代, 更是应该受到足够的重视, 在很多电子设备应用的领域, 都离不开对设备的位置、速度等进行精密的控制, 这种控制依靠人员操作显然无法保证精度, 尤其是一些精度达到了微米、甚至是纳米级别的控制, 只能依靠自动控制技术来实现, 在航空测控技术的应用中, 数控技术就是一个基本的技术, 由于在测控的过程中, 需要对飞行设备进行实时的调整, 而无论是外部飞行轨迹、还是内部温度等的调整, 都需要依靠数控技术来实现, 由此可以看出数控技术对于航空测控技术的重要性。
2.2 发展通用的航空测控设备
在实际的航空测控过程中, 根据测控的目标不同, 通常会建立一个针对性的测控系统, 目前市面上已经有一些公司开发的测控系统, 但是这些系统在使用时存在很大的局限性, 如果为了一次航空测控任务, 而设计一个系统或者采购一个系统, 那么在测控任务完成以后, 这套系统就只能进行闲置, 除非再有相类似的任务, 但是短时间内很难会有相类似的航空测控任务, 这就使得这种针对性的测控系统使用非常不方便, 在测控系统的设计和采购上, 经常会浪费大量的人力和财力, 严重的影响了我国航空测控技术和设备的发展, 要想从本质上改变这种现象, 就应该加强测控技术和相关设备的通用性, 根据航空测控的实际需要, 结合以往的航空测控经验, 制定一个测控标准化通用系统, 这个通用系统应该根据一定的标准进行, 例如可以按照速度分为高速、中速和低速三种测控标准, 然后测控系统设置大量的可调参数, 这样系统在实际的使用过程中, 就会有很大的适应性, 只需要进行一些参数设置后, 就可以进行相应的测控工作。
3 结语
通过全文的分析可以知道, 航空技术作为一门尖端的技术, 是目前各个国家研究的重点内容, 而航空测控技术作为一个基础性的技术, 其精密性和尖端性都较差, 但是其具有非常重要的作用, 因此要想发展好我国的航空技术, 必须深入的研究航空测控技术, 而在航空测控技术中, 集成电路和数控技术等都非常重要, 尤其是数控技术, 在整个电子领域中, 都能够得到很好的应用。
摘要：航空技术虽然经过了短短几十年的发展, 却已经成为了目前每个国家最重视的一门技术, 甚至是衡量一个国家技术水平的标志, 而作为航空技术中最基本的测控技术, 有关设备和理论的研究, 一直都是国家重视的内容, 本文根据航空测控技术的概念和特点, 对航空测控技术中的数控技术和标准化通用系统进行一定的研究。
关键词：航空技术,航空测控技术,浅析
参考文献
[1]微凉, 七丁.航空测控技术与设备应用调查报告[J].航空制造技术, 2008 (02) :62-63.
[2]孙先逵, 秦岚.远程测控技术的发展现状和趋势[J].仪器仪表学报, 2004 (S2) :562-564.
数字测控 篇5
我公司于2012年开始试验性引入了柯达鼎盛S20喷墨装置,2013年正式购买了相关设备,并结合报纸印刷的工艺和设备特点,开展印前及印中的相关技术研究,将传统胶印与数码喷印融为一体,目前已经能够实现多种方式的高速嵌入式可变印刷,最高速度达到650m/min(相当于每小时7万份报纸),数字印刷部分的分辨率达到600×300dpi,喷印宽度为10.6cm。
一、系统简述
要将传统胶印与数码喷印融为一体,实现高速嵌入式可变印刷,必须对传统印刷工艺和印刷设备进行适当改造。数码喷印机构位于传统印刷机的印刷单元与折页单元之间,如图1所示。
数码喷墨印刷的主控系统通过网络或人工载入可变印刷数据后,定位测控系统通过编码器连接测速轮接触高速运行的纸带,将其速度信息转换成脉冲信号。测控软件通过分析、计算这些脉冲信号,将纸带的速度信息转换成纸带的距离信息。然后,通过零刻度标记来设置起始点,便可对报纸版面沿行进方向进行长度定位。通过与数码喷墨机构的交互式控制,便可实现可变图文对平面媒体的精准嵌入式印刷。
二、系统要实现的功能
系统要解 决的主要问题是如何将可变图文精确地定位在指定的版面位置 ( 起喷点控制),并协同控制数码喷头的喷印频率达到最优的喷印分辨率要求。与此同时,还要进行有效的差错控制,防止少喷和误喷。
根据报纸 的特点,版面图文的套印精度需控制在25μm之内,因此系统的纵向定位误差也必须控制在此范围之内。数码可变图文与原有图文纵向定位关系如图2所示。
横向定位误差主要取决于数码喷印机构的喷印分辨率。因为横向微调的主要原理是将喷印点阵整体移位实现。同样也需要通过数据整定尽力将误差控制在标准之内。
三、软件解决方案
通过对设计目标、性能等指标的分析、计算,将整个软件分解为五个主要功能模块:纵向测距定位模块、横向定位微调模块、测速模块、测序(测向)模块和差错控制模块。
主控系统通过对各功能模块进行嵌入式调用并进行可视化编程,最终实现人机交互以及对数码喷墨机构的协同控制,各模块与主控系统之间的关系如图3所示。
1、纵向测距及定位
测距的主要原理是先根据编码器的分辨率,测算出每个脉冲对应的实际距离,然后就可以将距离的测量转换为对脉冲的计数。每个脉冲对应的实际距离D的计算公式为:D=L/N (单位:mm),L和N分别为编码器旋转一周对应的实际距离和脉冲数目。
为了获得较稳定的编码脉冲及协同控制喷印频率,我们选用了分辨率为3000的增量式光栅编码器,测速轮周长控制在10英寸也就是254毫米左右,所以单个脉冲对应的实际距离为:254/3000≈0.084mm。由此可知定位的精度为0.084mm(84μm)左右,并不能满足报纸的套印精度要求(≤25μm),所以,必须对输入脉冲信号进行倍频处理以提高定位精度。
增量式光电编码器输出的A、B两相信号为相位差90°的正交方波脉冲,如图4所示。
在一个完整周期内,A相相对于B相发生了四次变化,如果能对这四次变化进行编程识别和统计,就可以实现对原有脉冲的4倍频(以下简称“测距脉冲”)。其4倍频算法流程图如图5所示。编码器输出的脉冲信号经过4倍频处理后,起喷点定位的精度将大幅提高为0.021mm(21μm)左右,完全能达到报纸的套印精度要求。
要真正实现将可变图文精确定位在版面的指定位置,还需要一个零刻度标记(黑标)作为基准点。软件一旦探测到此信号,便启动计数测距功能,当计数测距值达到预设值时,立刻向数码喷墨机构发送启动喷墨信号,将可变图文准确的喷印在预定位置上。重复执行上述功能便可完成每幅报纸版面的可变图文喷印。为了应对不确定的偏差,软件还设计了微调功能。
2、横向定位
如果可变图文在横向也就是垂直于纸带行进的方向上也有偏差,同样也需要进行调节,即通过读取人机界面设定的微调数据,协同控制数码喷墨机构将喷墨点阵进行整体横移,就可以实现可变图文的横向微调。
柯达鼎盛S20喷墨装置的分辨率为600×300dpi,其最大横向侧移精度误差为一个墨点的距离即1/600英寸(约42μm),高于标准。处理方法就是将目标横移数据除以42μm,得出的数据就是需要横移的墨点数(一般为小数),对小数点后一位四舍五入取整后,就可以将横移的最大精度误差降低一半(21μm),满足套印精度要求。
3、测速功能
为了得到清晰的图文,软件还设计了测速功能。软件通过测算一秒钟内的脉冲个数再换算成距离便可以得到纸带的运行速度。将此速度数据即时反馈给主控系统后,主控系统便可根据纸带速度的快慢同步控制喷头喷墨的频率,以保证可变图文能以最优的分辨率进行喷印而不至于出现沿纸带行进方向上图文变宽或变窄的情况。
4、测序(向)功能
测序功能的主要作用是检测和判别纸带行进的方向,使数码喷头在纸带正向或反向运动时,均能按照要求将可变图文精确喷印在指定的位置。
从编码器的A、B两相输出可以看出,A相方波信号相对于B相存在四种变化形式,而且正转和反转的变化规律并不相同。因此,只要能对这种变化规律进行有效识别,就可以实现对纸带行进方向的判别。如图6所示的算法流程图就可以实现这个功能,其中T为方向标志变量,如果设定T=1代表行进方向为正,T=0就代表方向为负。
5、差错控制
在可变图文的喷印过程中,可能会面对一些突发状况,导致黑标信号偶失或偶拾,导致在连续的报纸版面中出现一份或者几份没有喷印上可变图文或者在错误的位置进行喷印,从产品的角度看,这些都是不合格产品。为了有效避免这些情况的出现,或尽力降低其出现的频率,就需要进行差错控制。
◆容错:容错功能模块的作用主要是应对黑标信号偶尔缺失的特殊情况。通过预测下一个正常黑标来临的“时刻”进行判别,如在预定值的前后两个测距脉冲之间采样到黑标信号属正常;如果大于2个测距脉冲还没有收到黑标信号,则认为当前版面黑标丢失,到第3个脉冲时,黑标信号标志变量M被强行赋值,并启动测距定位功能,达到预设值后,发送喷墨信号给喷墨机构。
◆防错:防错功能模块的作用主要是应对黑标信号产生误报(偶拾)的特殊情况。基本算法与容错功能类似,也是通过计算判断下一个黑标来临的区间,在此区间的前后各两个测距脉冲之间则正常,超过此范围,则认定为误报,不发送喷墨信号给喷墨机构。
容错和防错功能均是应对信号的偶然性误差,其最大的可接受范围设定为每10个黑标信号中有3个差错,否则,通过报警功能来处理。
◆报警:报警功能主要针对黑标和编码器信号的连续差错。对黑标信号的连续差错,软件通过对连续10个黑标信号的实际距离进行采样计算并和系统预设的标准距离进行比较,如果出现4次及以上差距过大的情况,则判断黑标信号错误;对编码器信号的连续差错,软件通过高频采样和监测编码器脉冲周期,并对相邻的采样脉冲周期进行循环减法运算,也就是T0=Ti-Ti-1,通过合理设定T0的误差范围△T,如果出现T0 >△T,则可判定编码器故障并发出报警信号,同时在主操作界面中给出编码器报警信息。
四、应用及效果
数字测控 篇6
关键词：数字化,变电站,智能测控装置,测试平台
0 引言
数字化变电站是由智能化一次设备 (电子式互感器、智能化开关等) 和网络化二次设备分层 (过程层、间隔层、站控层) 构建, 建立在IEC 61850通信规范基础上, 能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。数字化变电站的优越性体现在过程层设备的数字化、整个站内信息的网络化以及开关设备的智能化。目前, 我国已有多座数字化变电站建成投运, 在建以及规划中的智能站数量也在不断增加。由于相关新技术在变电站自动化系统中的应用还处于摸索阶段, 因此需要对运用这些新技术、新设备的变电站自动化系统及装置的各项性能指标进行详细测试, 以判断是否能满足工程实际和应用要求。
1 数字化变电站智能测控装置的新特点
传统变电站中, 由传统电流、电压互感器采集模拟量, 通过电缆传输到测控装置进行模数转换后, 再经过网络传送给后台监控系统, 而后台监控系统以及测控装置对一次设备的控制功能也是通过电缆传输模拟信号至被控一次设备实现的。数字化变电站则实现了电气量数据采集环节以及控制环节的数字化应用, 通过电子式互感器、合并单元、智能操作箱, 将一次设备采集的电气量就地转化为数字信号通过光缆传输, 而运行控制操作过程则经网络通信方式以信息报文方式实现。传统变电站与数字化变电站的系统连接对比如图1、图2所示。
由图1、图2可知, 与传统变电站相比, 数字化变电站的测控装置有其新的特点。
(1) 由于电气量信息的数字化输出, 可实现一、二次系统电气上的有效隔离, 因此开关场、感应及电容耦合等途径对于二次设备的各种电磁干扰将大为降低;取消了电信道传输, 整个二次光缆传输回路完全绝缘, 没有接地的要求, 从而提高了测控设备运行的安全性, 同时对数字化变电站测控装置的电磁兼容以及绝缘性能的要求与传统测控装置相比有所降低。
(2) 由于测控装置的数据来源由原先的模拟量采集变为数字量, 对输入的电气量所做的降压、滤波以及A/D转换工作都得到了相应的简化, 部分工作由电子式互感器或合并单元来完成, 因此大大简化了测控装置的结构, 测控装置取消了传统的交流采样软硬件模块, 代之以以太网或光纤通信接口, 只需直接对合并单元输出的数字信号进行处理即可。
(3) 降低了测量电气量在传输过程中的误差, 提高了测控装置的测量精度。传统变电站中, 一次设备采集的电气量信号通过电缆传输至二次设备, 其误差随二次回路负载的变化而变化;而对于数字化变电站传输的数字信号来说, 不会受到负载的影响。就理论上来说, 测控装置本身不存在测量误差, 系统误差只来自于电子式互感器, 但在实际应用中, 测控装置对输入的数字信号的处理仍会影响测量精度。
(4) 有助于实现多功能智能IED的应用。传统变电站因常规电磁式互感器的固有磁饱和现象, 一次电流较大时会使二次输出发生畸变, 难以同时满足正常运行时高精度以及故障时宽量程的测量要求。随着电网电压等级的升高, 往往要求测控单元与保护装置分开, 同时要求电网动态记录的相角测量系统PMU与故障录波系统DFR装置分离。若采用数字化量的传输模式, 就可避免上述矛盾, 将与电网运行监控、保护、记录有关的多项功能集成于一台智能IED中, 共享部分软件与硬件平台, 实现测控、保护的一体化应用。
2 数字化测控装置性能测试项目
IEC 61850对变电站自动化的应用价值主要体现在互操作性支持上, 因此与传统测控装置的测试项目不同, 数字化测控装置的测试重点应围绕装置是否具有互操作性。IEC 61850标准中对互操作性的定义是“来自同一厂家或不同厂家的智能装置IED之间交换信息和正确使用信息协同操作的能力”, 而实现设备之间互操作的基础是通信服务的一致性, 即通常所说的“一致性测试”, 它属于“证书”测试, 目的是验证协议实现与相应的协议标准的一致性。一致性测试同时也是应用测试的基础, 装置只有通过了一致性测试, 才具备条件构成应用系统以完成应用测试。应用测试同时也包括两个方面:一是测控装置的性能测试, 用来评估装置的性能指标是否满足设计目标或应用要求;二是装置对于应用环境的适应性测试, 例如电源影响测试、高低温测试、绝缘性能测试、耐湿热测试、电磁兼容性测试等。
由于数字化变电站测控装置的新特点, 对于数字化测控装置的性能测试内容也有明显的不同, 具体测试项目应包括以下几种。
(1) 网络通信检查。一是检查装置通信接口, 即检查通信接口种类和数量是否满足要求, 检查光纤端口的发送功率和最小接收功率;二是检查通信功能, 即检查通信异常情况下, 测控装置的运行状态, 包括通信中断、通信恢复、通信异常以及抗网络风暴的测试。
(2) 装置时钟对时精度检查。检查装置时钟与GPS时钟源的对时误差以及装置事件顺序记录的时钟误差。
(3) 采样值精度检查。可参考传统测控装置的采样值精度的测试项目对数字化测控装置的零漂和采样值精度进行检查, 影响量的参比条件、被测量的参比条件以及标称值使用范围极限和允许的改变量可参考DL 630—1997《交流采样远动终端技术条件》中的有关规定和要求。
(4) 采样值同步性检查。数字化变电站对于数据源同步的要求很高, 测控装置的采样同步性检查就是测试测控装置采集的数据是否同步。
(5) 遥信功能检查。一是检查开入、开出信号, 即根据被测装置开入、开出实端子和虚端子的配置情况, 检查实端子是否正确显示当前状态, 虚端子是否与设计功能相符;二是检查SOE分辨率, 即检查装置能否记录任意两路固定时间间隔的遥信变位, 装置的事件记录中的遥信名称、状态及动作时间是否正确;三是检查开关量防抖动, 装置应能设置开入量的消抖时间, 然后产生一个持续事件小于该设置值的开入脉冲, 要求测控装置不应产生该开入的SOE。
(6) 遥控功能检查。在主站系统进行遥控操作, 观察装置的遥控执行指示器能否正确指示, 并模拟故障使遥控返校失败以检查遥控执行的正确性。
(7) 信息响应时间检查。检查遥信变位以及重要的遥测信息传送到主站的时间。
(8) 装置运行功耗检查。检查测控装置正常运行状态下的电源功耗。
3 数字化测控装置性能测试平台的搭建
传统测控装置通过三相程控标准源或继电保护测试仪直接向测控装置输出电压和电流模拟量, 而数字化测控装置的输入为数字信号, 因此数字化测控装置的性能测试与传统测控装置相比有很大不同, 其测试平台的搭建方式主要有以下几种。
(1) 采用全数字测试仪, 测控装置和数字测试仪之间采用光纤连接, 通过光纤传送采样值和跳合闸信号。
(2) 采用数字标准源, 通过光纤传送采样值信号, 而跳合闸信号则由传统的测试仪通过电缆与智能终端相连接, 再由智能终端通过光纤输出数字信号至测控装置。
(3) 采用传统测试仪, 测试仪与电子式互感器、合并单元及智能终端之间通过电缆传输模拟量信号, 再由合并单元和智能终端通过光纤输出数字信号至测控装置。
若使用传统测试仪, 则需要与合并单元、智能终端等配合使用, 受上述装置性能指标影响, 将难以得到准确定量的测试结果, 对于测试结果中出现的问题难以分析认定是被测装置本身还是配合使用的合并单元或智能终端的问题。而全数字测试仪, 要求能够提供多个可供自由配置的光口, 实现不同格式的SV报文 (IEC 60044-8, 9-1, 9-2, 9-2LE) 发送, 发布和订阅GOOSE报文并能进行GPS时间同步。目前, 国内能够满足上述要求的全数字测试仪较少, 并且尚无相关的技术规范和相关机构认证。
除基本的测试平台以外, 数字化测控装置性能测试的新特点和与传统测控装置不同的新的性能测试项目, 还需配置其它辅助性的测试仪器设备, 包括时间精度测试仪、网络分析仪以及光源、光功率计、可变光衰耗器等。为满足性能测试要求, 搭建如图3所示测试平台。
4 结束语
随着数字化变电站技术的逐步发展和应用, 越来越多的数字化变电站投入运行, 原有的测试手段已经不能满足对新型数字化测控装置的测试需要。为此, 国网电力科学研究院实验验证中心在对数字化测控装置性能测试的过程中总结出以上相对完整的测试平台, 能够满足对现有测控装置的大多数测试要求。当然, 在实际测试过程中, 本测试平台及相关仪器设备也暴露出普适性、兼容性等不完善的地方, 还需要进一步的改进和完善。此外, 随着数字化变电站技术的进一步发展, 数字化测控装置不断朝多功能智能IED的方向发展是测控装置未来的发展趋势, 这对测控装置提出了更高的测试要求, 必须不断提出改进方案, 以适应数字化变电站技术的发展方向。
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数字测控 篇7
测控雷达伺服系统是测控雷达的重要组成部分,它直接担负着天线的驱动,使雷达能够迅速而又准确地跟踪目标。其控制技术水平的高低直接影响着测控设备跟踪性能的好坏,从而直接影响测控雷达设备外测数据的测量精度。因此,测控雷达伺服系统应具有良好快速响应和稳定跟踪的性能。目前国内测控雷达天线伺服驱动系统中大部分仍使用的是模拟直流调速度器,难以实现变结构变参数控制,且元件参数具有离散、漂移等特点,这些都不利于提高系统性能及可靠性,因而将新技术应用于伺服驱动系统显得十分迫切和必要。
近代电子技术的发展和大功率半导体器件的出现,为实现直流调速系统的全数字控制创造了良好条件。本文提出了一种基于全数字直流调速器实现的测控雷达伺服驱动系统,它运用全数字直流调速器高速的处理性能,先进的速度环、电流环控制方式以及灵活丰富的组态功能,组合完善的控制方案,能很好地控制电机的静态性能,以及天线运行时的稳定性和动态补偿,使得系统性能得到改善,跟踪目标精度得到提高,而且它具有完善的数字控制和保护功能,提高了设备的可靠性、抗干扰性。
1系统概述
1.1系统环路结构
测控雷达伺服驱动系统一般分为方位、俯仰两条驱动支路,为充分发挥全数字直流调速器的性能,系统环路结构由独立速度环、独立电流环构成。设置独立电流环的目的主要是为了克服力矩控制的死区和非线性、保持电流可控、不发生过流、改善电机的动态特性,为速度环提供频率较宽的控制对象[1]。独立速度环的设置可提高系统的低速平稳性,扩大系统的调速范围,提高抵抗负载扰动的能力,同时可方便地实现力矩偏置。环路原理方框图如图1所示。
方位、俯仰分别采用直流电机双链驱动,利用直流调速器内置电流偏置功能,分别将两个电机组成一对,PCC通过CAN总线进行联控,实现力矩偏置,从而完成电消隙功能,提高传动链刚度,改善系统性能。
1.2 系统组成
测控雷达伺服驱动系统主要完成功率放大和能量转换,最终推动天线转动,是实现天线运动的基础。其系统硬件组成如图2所示,系统主要由直流调速器、PCC同步控制器、PLC及安装在天线上的执行电机、传感器等构成。直流调速器作用是将接收到的控制信号进行功率放大供电机驱动天线。PCC多电机控制器完成双电机之间的协调控制。PLC负责完成直流调速器开关机控制、运行与停止控制、故障保护及驱动单元开关机控制,完成本地控制信号的输入。
1.3 系统工作原理
天线驱动工作原理:系统将天线控制单元(ACU)送来的速度指令或PLC采集到电位计的电压信号Un送到PCC同步控制器,PCC再通过CAN总线进行联控,实现力矩的合理分配,给每个数字直流调速器送出相应的速度指令信号Un′,与直流电动机测速机反馈回电机的实际转速信号-Un共同给定速度调节器,经速度调节器PI整定后输出Ui′和电流的反馈信号-Ui共同给定电流调节器,经PI整定后再输入给控制晶闸管整流器的触发装置来控制加在电机两端的电压驱动天线朝指定的方向运动[2]。
2 直流调速器接口电路设计
2.1 直流调速器的选择
在天线驱动系统中,工作要求频繁可逆,所用直流调速器也必须可逆,使电机工作在四个象限,从而加快电机加速、换向等动态性能,因此全数字直流调速装置选用英国欧陆公司的590+系列四象限逻辑无环流全数字晶闸管可逆直流电机调速装置,590+系列中所有的控制算法都由最新的高速16位微处理(单片机)完成,以获得优越的动态控制性能;自整定算法可自动计算出电流环的P、I常数及电流断续点,使系统获得最佳动态性能;其电流环的自适应功能使系统变化较大时,也可获得平稳的速度响应。它使用交流380 V的三相电源,提供直流输出电压和电流,用于直流电动机的电枢和励磁控制,适用于直流他励电动机和永磁电动机的控制。
2.2 接口电路设计
如图3所示,TB1为CAN总线接口,实现PCC对直流调速器的实时信息监控,和接收PCC速度控制信号完成多电机的协同控制。A1为零伏基准,它是调速器中所使用的所有模拟信号的通用基准点; A6为主电流极限或辅助电流限幅;A9为电枢电流的输出电流计指示; B3为+10 V基准电源;B6为调速器正常数字输出;B8 为程序停车,当程序停车输入保持在+24 V时,调速器将按照输入信号的要求运行,当程序停车输入为开路或零伏时,控制器将按照程序性停止参数的定义,产生受控停止或程序性停止;B9 为惯性停止,当惯性停止输入为+24 V时,控制器正常运行,当惯性停止为零伏或开路时,主接触器打开,同时调速器不再运行,电机滑行停止;C1为零伏基准;C2为电动机过热保护;C3 为启动/运行;C5 为启用输入;C9为+24 V电源;D5为主接触器线圈L; D6为主接触器线圈N ;L为电抗器,抑制开关电流和线路干扰,使正常条件下线电压压降空盒子在2%～5%范围内;L1,L2,L3为380 V三相交流电源;A+为电枢正接线端;A- 为电枢负接线端;TH1、TH2为电机温度检测端子,系统中没有使用电机温度检测,用短接线将TH1、TH2端子短接。B6是驱动器正常数字输出,当驱动器接收到信号时,经过自检大约2 s之后便输出正常的信息,PLC通过这个信号的状态可以实现590+数字直流调速系统的故障诊断。G3、G4为测速机反馈信号测试点,当速度反馈选择模拟测速机时,需要配置测速板。
3 系统调试
为了减小大口径测控雷达传动链长度、提高系统钢度、改善跟踪性能,选用低转速、高扭矩的永磁伺服电机。选取电机主要参数如下:额定转速:2 000 r/min;额定力矩:160 N.m;电枢电压:280 V;电枢电流:70 A;测速机:20 V/1 000 r/min。根据电机的铭牌参数,参照590 系列使用手册中文说明书设置好电枢电流、电枢电压、励磁电流、交流或直流反馈,反馈电压的设定值。这里我们选用的是永磁电机,所以FIELD CONTROL(磁场控制)参数中FIELD ENABLE(磁场使能)设置为DISABLE。
3.1 直流调速器运行逻辑
直流调速器加380 V高压,同时给直流调速器加220 V控制电压后,按下控制面板上运行按钮(直流调速器初始化未完成,不能按下运行按钮),PLC给直流调速器发出控制指令,继电器K5吸合,随后主交流接触器KM3吸合,直流调速器使能,继电器K6吸合,RUN指示灯闪烁或点亮,当测速机极性不正确或发生其他故障时,直流调速器会立即关断主交流接触器,并报测速机或其他故障,这时应调换测速机接线或排除故障。
3.2 电流环参数自调整
自调整过程如下:安全固定电机,用专门机械装置卡死电机转子(避免用制动器抱闸的方式),直流调速器加电,电流环参数中AUTOTUNE设为ON,按下运行按钮,主交流接触器吸合,直流调速器使能,自调整开始,大约经过10秒钟,调整结束,主交流接触器关闭,AUTOTUNE变为OFF,最后用人工方式保存参数。自整定一般做3 次,3 次所得的比例增益(PROP GAIN)、积分增益(INT GAIN)和电流断续点(DISCONTINOUS)数值不应相差很大, 3 次自整定做好后,取一组中间值既可。
直流调速器如果显示AUTOTUNE ABORTED或AUTOTUNE ERROR,主交流接触器会关闭,自调整停止,这时检查电机参数设置、转子固定装置或再次进行自调整程序。
参数设置完毕后用阶跃法测量电流环特性曲线,以验证参数设置的合理性。
3.3 速度环参数设置
设置“SPEED SETPOINT”参数为5%左右,设定端输入为0.5 V,设定SPEED FBK SELECT参数为ENCODER,慢慢增加MAIN CURR.LIMIT参数达到20%的最大值,若所有的连接都正确的话,电机应该开始运转,速度为全速的5%左右,检查编码器反馈的参数。停止调速器重新设定SPEED FBK SELECT参数为编码器反馈,在执行如上相同的检查,如果相同的话执行“参数保存”。如果超过了5%的速度且电机继续加速,则表示接反了,重新接线。将“SPEED SETPOINT”参数为10%左右,设定输入点1.0 V的电压,电机将加速到这个速度,观察个参数的变化。把“SPEED SETPOINT”的值提高到最大,并检查转速是否正确[3]。
参数设置完毕后同样用阶跃法测量速度环特性曲线,以验证参数设置的合理性。
4 改进效果
4.1 调速范围
模拟直流调速器控制的测控雷达伺服驱动系统采用电压负反馈,其调速范围D=600。高速16位微处理器控制的晶闸管可逆数字直流调速器采用光电编码器做转速负反馈,其调速范围D=1 000。
4.2 稳态精度
模拟直流调速器实现的测控雷达伺服驱动系统的稳态精度为到0.1%,数字直流调速器实现的测控雷达伺服系统的稳态精度却能达到0.01%(光电编码器反馈)。
4.3 运行可靠性
模拟直流调速器实现的测控雷达伺服驱动系统由于调整电阻多,且元件参数具有离散、漂移等特点,系统运行的可靠性难以得到保证。数字直流调速器实现的测控雷达伺服驱动系统充分发挥了计算机软件灵活的优势,调试参数自整定,数字控制调整点少,控制电路的简化,提高雷达伺服驱动系统的运行可靠性。
5 结束语
用全数字直流调速器实现的雷达伺服驱动系统,调速范围、稳态精度、调速平滑性等技术指标均有所提高,从实验结果来看全数字直流调速器实现的雷达伺服驱动系统工作更加稳定可靠、精度更高,基本上达到了预定设计目标,也为以后深空探测等高精度雷达的发展做好了重要铺垫。
摘要：针对目前测控雷达天线伺服驱动系统中采用传统模拟直流调速度器难以实现变结构变参数控制,且具有离散、漂移等不足,阐述了一种基于全数字直流调速器实现的雷达伺服驱动系统。每个直流调速器控制一台电机运转,多个电机之间的协同工作则采用PCC同步控制器完成。与传统模拟直流调速度器相比,全数字直流调速器伺服驱动系统的参数方便调整、抗干扰能力强、可靠性高。有效增强测控系统的跟踪性能。
关键词：数字直流调速器,伺服驱动,PCC同步控制器
参考文献
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