雷達(dá)天線車自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、萬方數(shù)據(jù)2008年第4期液壓與氣動(dòng)雷達(dá)天線車自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)設(shè)計(jì)凌軒，朱玉泉，馮天麟。李曉暉TheDesignofAutomatieLevelingMeehanismforRadarAntennaTruckLINGXuan，ZHUYu-quan，F(xiàn)ENGTian—hn，LIXiao—hui(華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)電系，湖北武漢430074)摘要：雷達(dá)天線車自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)是雷達(dá)的一個(gè)重要的組成部分，對(duì)提高雷達(dá)的測(cè)量性能和機(jī)動(dòng)能力起著決定性作用。該文介紹了某車載雷達(dá)自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、控制與實(shí)現(xiàn)方案。系統(tǒng)采用壓力反饋和定量

2、反饋控制相結(jié)合的方法，可有效地抑制通道耦合和避免“虛腿”問題的產(chǎn)生。試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)控制方便靈活、調(diào)平速度快、精度高、承載能力強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)雷達(dá)天線車快速機(jī)動(dòng)性要求。關(guān)鍵詞：雷達(dá)天線車；定量反饋理論；壓力反饋；負(fù)載擾動(dòng)；機(jī)動(dòng)性中圖分類號(hào)：THl37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1000—4858(2008)04．0001．041前言在現(xiàn)代高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)中，導(dǎo)彈武器被大量地使用，以雷達(dá)裝備為代表的電子戰(zhàn)更加白熱化，除對(duì)雷達(dá)常規(guī)性能和抗干擾能力提出了相應(yīng)的要求外，對(duì)雷達(dá)的機(jī)動(dòng)性也提出了更高的要求。雷達(dá)的機(jī)動(dòng)性是指雷達(dá)快速

3、隱蔽或轉(zhuǎn)移陣地的能力，提高雷達(dá)的機(jī)動(dòng)性是提高雷達(dá)生存能力的有效手段之一。制約雷達(dá)機(jī)動(dòng)性的主要原因是軍用雷達(dá)等電子設(shè)備進(jìn)入陣地后，進(jìn)行架設(shè)并調(diào)整到水平狀態(tài)的時(shí)間和撤出陣地時(shí)，設(shè)備撤收時(shí)間過長。自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)是消除這一制約因素的關(guān)鍵設(shè)備，并得到國內(nèi)外軍工系統(tǒng)的普遍重視。雷達(dá)在正常工作前，必須先進(jìn)行承載平臺(tái)的調(diào)平。自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)的功能是自動(dòng)、快速、精確地把地面軍用雷達(dá)等電子設(shè)備從運(yùn)輸狀態(tài)轉(zhuǎn)變成工作狀態(tài)并調(diào)整到水平位置，保證雷達(dá)電子設(shè)備基準(zhǔn)面的軸系精度，縮短天線架設(shè)／撤收時(shí)間，從而提高雷達(dá)設(shè)備的機(jī)動(dòng)能力和快速反應(yīng)能力。雷達(dá)自

4、動(dòng)調(diào)平分系統(tǒng)是雷達(dá)的一個(gè)重要的組成部分，對(duì)提高雷達(dá)的測(cè)量性能，如目標(biāo)角度的測(cè)量精度以及天線架設(shè)、撤收的速度等，起著決定性的作用。本文所設(shè)計(jì)的調(diào)平系統(tǒng)是為某雷達(dá)升降車載設(shè)備而研制的，該設(shè)備自重4t，極限情況下風(fēng)阻引起的傾覆力矩達(dá)8tm。平臺(tái)控制的關(guān)鍵技術(shù)是平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和調(diào)平算法的選擇及實(shí)現(xiàn)。該平臺(tái)用車載實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)，在地面上實(shí)現(xiàn)調(diào)平，要求能在不堅(jiān)實(shí)的地面實(shí)現(xiàn)調(diào)平并解決“虛腿”問題。由于研究對(duì)象的負(fù)荷比較大，所以本系統(tǒng)選擇液壓驅(qū)動(dòng)調(diào)平方式。2天線車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雷達(dá)天線車調(diào)平系統(tǒng)試驗(yàn)樣機(jī)如圖1所示，主要由調(diào)平臺(tái)架、液壓源

5、、傾角傳感器、位移傳感器、壓力傳感器、比例伺服閥、支撐伺服缸、控制系統(tǒng)等組成。下平臺(tái)裝有球鉸對(duì)調(diào)平過程中產(chǎn)生的支腿偏移起補(bǔ)償作用并可實(shí)現(xiàn)小坡度范圍內(nèi)自動(dòng)找正進(jìn)行調(diào)平。圖1雷達(dá)天線車調(diào)平系統(tǒng)試驗(yàn)樣機(jī)2．1天線車支腿位置確定方法(圓法)本系統(tǒng)天線車支腿采用四點(diǎn)支撐方式，這種結(jié)構(gòu)形式具有穩(wěn)定性好，抗傾覆性能好等優(yōu)點(diǎn)。支腿采用4個(gè)垂直伺服缸支撐平臺(tái)，可單獨(dú)調(diào)節(jié)高度，補(bǔ)償?shù)孛娴膬A斜和不平。為保證天線旋轉(zhuǎn)3600范圍內(nèi)，天線車及其負(fù)載所受合力的作用點(diǎn)，應(yīng)在支腿支撐點(diǎn)所包圍的水平范圍之內(nèi)。在保證抗傾覆穩(wěn)定的前提下，支腿的支承基

6、底應(yīng)最小，使得支腿最短。在支腿支撐點(diǎn)所包圍的面積之內(nèi)，支腿的軌跡應(yīng)布置在一個(gè)圓內(nèi)【1J，這種布置使收稿日期：2007．10．26作者簡(jiǎn)介：凌軒(1974一)，男，廣西南寧人，博士研究生，主要從事伺服控制及水液壓控制方面的研究工作。萬方數(shù)據(jù)2液壓與氣動(dòng)2008年第4期支腿最短，重量最輕。2．2支承平臺(tái)的設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的平臺(tái)額定負(fù)載較大，約為4t，包括舉升機(jī)構(gòu)、雷達(dá)及電子設(shè)備等。載荷作用時(shí)結(jié)構(gòu)最大變形艿≤1mm。槽鋼與鋼板的許用應(yīng)力dr≤138MPa。根據(jù)系統(tǒng)要求，支承平臺(tái)應(yīng)有足夠大的剛度和強(qiáng)度而重量又不能太大，本系統(tǒng)的

7、天線車支承平臺(tái)采用焊接結(jié)構(gòu)，槽鋼具有剛度大，易于焊接等特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)的平臺(tái)選用一塊鋼板和槽鋼相焊接形成一個(gè)整體。槽鋼的布置和鋼板厚度通過有限元優(yōu)化和計(jì)算得出，所設(shè)計(jì)的雷達(dá)天線車調(diào)平臺(tái)具有強(qiáng)度大、剛度好、控制精確高等特點(diǎn)，并考慮了平臺(tái)的抗顛覆能力。3調(diào)平方法研究實(shí)際雷達(dá)天線車的承載平臺(tái)由4條支腿和4個(gè)輪胎支撐，為了保證調(diào)平后水平度的穩(wěn)定，調(diào)平時(shí)首先讓輪胎離地，只讓4條支腿支撐平臺(tái)，以克服輪胎變形引起的平面變化。天線車應(yīng)滿足以下要求：調(diào)平后，平臺(tái)由4條支腿支撐并與車體脫離；調(diào)平過程應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)完成，并滿足精度指標(biāo)的要

8、求；平臺(tái)調(diào)平后，應(yīng)進(jìn)行鎖定以保證平臺(tái)的狀態(tài)。平臺(tái)控制的關(guān)鍵技術(shù)是調(diào)平算法的選擇和自動(dòng)調(diào)平技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。3．1系統(tǒng)調(diào)平方案[2]調(diào)節(jié)一個(gè)平面到水平的調(diào)節(jié)方法可以有角度誤差控制調(diào)平法和多點(diǎn)調(diào)節(jié)兩種方案。本文的調(diào)平方法一般采用只升不降的原則，即由調(diào)平程序判斷出最高點(diǎn)后，其余的點(diǎn)上升向最高點(diǎn)靠攏來進(jìn)行調(diào)平。這是由于平臺(tái)的自重和負(fù)載較大，當(dāng)采用支點(diǎn)下降調(diào)平時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的慣性力，使天