艦載搜索雷達(dá)穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

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1、2012年8月艦船電子對(duì)抗Aug．20l2第35卷第4期SHIPBOARDELECTR()NICC0UNTERMEASUREVo1．35NO．4艦載搜索雷達(dá)穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)程小平(船舶重工集團(tuán)公司723所，揚(yáng)州225001)摘要：在艦載搜索雷達(dá)中，采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)和數(shù)字信號(hào)處理(DSP)芯片為硬件基礎(chǔ)。運(yùn)用改進(jìn)型比例積分微分(PID)控制算法，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)性能和可靠性。關(guān)鍵詞：穩(wěn)定平臺(tái)；現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列；數(shù)字信號(hào)處理；比例積分微分中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：CN32—1413(2012)04010803ControlSyste

2、mDesignofStabilizedPlatforminShipborneSearchRadarCHENGXiao—ping(The723InstituteofCSIC，Yangzhou225001，China)Abstract：Inshipbornesearchradar，fieldprogrammablegatearray(FPGA)anddigitalsignalpro—cessing(DSP)chipareusedasahardwarefoundation．Thispaperusesthereformativeproportionintegraldifferential(PID)co

3、nrolalgorithmtorealizethedigitalcontrolsystemdesignforstabilizedplatform，whichimprovesthecapabilityandreliabilityofthesystem．Keywords：stabilizedplatform；fieldprogrammablegatearray；digitalsignalprocessing；proportionintegraldifferential統(tǒng)采用交流伺服電機(jī)為驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元，以驅(qū)動(dòng)器為0引言電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)部分，以無(wú)刷雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器為位艦載搜索雷達(dá)穩(wěn)定平臺(tái)為雷達(dá)天線提供了一

4、個(gè)置檢測(cè)單元，以旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字轉(zhuǎn)換器(RDC)模塊不受船體搖擺干擾的安裝平面，使雷達(dá)方位角與大實(shí)時(shí)解算縱橫搖位置信號(hào)，以FPGA和DSP芯片為地坐標(biāo)保持一致，是影響雷達(dá)戰(zhàn)技性能的重要組成核心完成控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理、計(jì)算。部分之一。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)穩(wěn)定平IP,DC~l臺(tái)控制系統(tǒng)不斷向小型化、數(shù)字化方向發(fā)展。本文一I無(wú)刷旋轉(zhuǎn)從工程應(yīng)用角度出發(fā)，利用大規(guī)模可編程器件——咽縱搖電機(jī){I變匡鲞現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)和面向運(yùn)動(dòng)控制數(shù)字信縱橫搖_-I一一天線座I變隼器I號(hào)處理(DSP)芯片為硬件基礎(chǔ)，采用改進(jìn)型比例積l蘭墮墊l·l分微分(PID)控制算法，實(shí)現(xiàn)了高可靠、高精度的全控制器數(shù)字、

5、小型化穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。圖1穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)原理框圖l系統(tǒng)組成和硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)中DSP芯片采用的是TMS320C28X系列艦載搜索雷達(dá)穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)接收艦艇搖擺TM$320F2812芯片，該系列DSP芯片面向運(yùn)動(dòng)控信號(hào)，并檢測(cè)平臺(tái)實(shí)時(shí)搖擺角度，由此得到誤差信號(hào)制領(lǐng)域設(shè)計(jì)，集微控制器和高性能DSP的特點(diǎn)于一來(lái)執(zhí)行控制算法，控制平臺(tái)快速跟蹤船體的縱橫搖身，具有強(qiáng)大的控制和信號(hào)處理能力，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜擺，使平臺(tái)保持水平，其原理框圖如圖1所示l1]。系的控制算法，特別適用于有大批量數(shù)據(jù)處理的測(cè)控收稿日期：2012—03—01第4期程小平：艦載搜索雷達(dá)穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)109系統(tǒng)]。FPGA芯片選用

6、CycloneII系列芯片U(k一1)

7、(k一1)]}(1)總控制輸出寫成微分方程離散化為：式中：U()為第k次采樣時(shí)控制器輸出；E(k)為第U(k)一dU(志一1)+(1一)Ep(忌)(5)k次采樣時(shí)的偏差值；E(k一1)為第(尼一1)次采樣結(jié)合使用上述幾種算法，能使穩(wěn)定平臺(tái)控制達(dá)時(shí)的偏差值；K為控制器的比例系數(shù)；T為控制器到最佳性能，同時(shí)根據(jù)艦載搜索雷達(dá)穩(wěn)定平臺(tái)工作的積分時(shí)間；Td為控制器的微分時(shí)間。實(shí)際情況，把穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)分為