基于DSP的雷达伺服控制设计研究

邓 勇 王军辉 李甲林

摘要：伴随着科学技术的持续发展和我国综合国力的持续提升，我国在航空航天和武器装备领域取得了快速的发展。雷达是军民两用的一种重要设备，在许多领域中都有广泛的使用，而雷达伺服系统则是其中一个重要的组成部分，它可以通过控制天线的旋转，来帮助雷达对目标进行及时的定位和跟踪，从而达到对目标的准确跟踪和测量。本论文以 DSP为基础，对雷达伺服控制进行了研究。

关键词：DSP；伺服控制；控制设计

0 引言

DSP作为核心处理器，具有高速计算和强大的信号处理能力，可以实现复杂的控制算法。通过研究和应用DSP，可以提高雷达伺服控制器的实时性和精度。最后，模糊PID控制原理是一种基于模糊逻辑和PID控制的综合控制方法，可以克服传统PID控制器在非线性系统中的困难。通过研究和应用模糊PID控制原理，可以提高雷达伺服控制器的稳定性和鲁棒性。在本项目中，我们将研究PMSM的特性和优化方法，设计和实现基于DSP的控制系统，并采用模糊PID控制原理进行控制算法的设计和优化。通过实验和仿真验证，评估雷达伺服控制器的性能，并提出改进措施。总之，本项目旨在利用PMSM和DSP技术，结合模糊PID控制原理，提升雷达伺服控制器的稳定性、快速性和鲁棒性，为雷达系统的应用提供技术支撑。

1 雷达伺服控制系统介绍

雷达伺服系统的控制效果对于雷达的性能至关重要。通过改变天线的方位和俯仰角度，雷达天线可以改变旋转方向，从而实现对被跟踪目标的准确跟踪。角跟踪是一种常用的方法，它使雷达天线能够对被跟踪对象进行跟踪控制，使其始终保持在雷达波束轴上。天线角度跟踪信号表示了目标与轴线之间的角度值，而极性则表示了目标与轴线之间的距离。伺服系统的控制目标是不断朝着减小误差的方向进行跟踪控制，以确保雷达天线始终保持在电磁波束轴上。通过控制方位角和俯仰角的跟踪，雷达的相关装置可以根据雷达天线的角度变化而相应地调整其它参数。这样，伺服系统可以实现对被跟踪目标的准确跟踪，并保持雷达系统的稳定性和性能。总之，雷达伺服系统的控制效果对于雷达的性能至关重要。通过改变天线的方位和俯仰角度，伺服系统可以实现对被跟踪目标的准确跟踪，并保持雷达系统的稳定性和性能。这种控制方法使得雷达能够在特定区域进行扫描，实现对目标的准确跟踪，从而广泛应用于军事、航空、气象等领域[1]。对雷达随动系统的性能进行了分析，提出了一种新的随动系统设计方法。要使随动系统正常运行，就必须使随动系统有较好的稳定性，使随动系统能精确地识别和跟踪目标。跟踪精度值指的是当输出轴随输入轴旋转时，二者间的夹角偏差，夹角越小，说明跟踪的精度就越高。本项目针对伺服系统对迟滞延迟的需求，提出一种基于电流环-速度环-位置环的三回路结构，以减少迟滞时间，加快响应速度，以达到提高伺服系统控制精度与动态品质的目的。

2 雷达伺服系统的设计

2.1 雷达伺服系统的硬件组成

本文介绍了一种新型的雷达伺服控制技术，该技术基于数字信号处理系统。首先，文章对数字信号处理系统的硬件结构进行了详细的分析。其中，整流模块、智能电源模块、过电流、过电压等保护部分是设计的核心部分[2]。然后，文章介绍了DSP控制电路的组成，包括DSP芯片、电源电路、变量采集电路、速度和位置检测电路、A/D转换电路、PWM波形生成电路、通信电路等。在辅助电路中，主要有键盘输入，串行接口，故障检测和保护等。文章还详细介绍了DSP主控芯片的选择，选择了TI公司的TMS320F2812芯片，该芯片是一款高性能的定点32位DSP处理芯片，主频为150 MHz，拥有18 K16位的片内SRAM和128 K16位的片内Flash，还有3个32位CPU定时器和56个可以独立编程的GPIO引脚。此外，该芯片还具有16路12位高精度A/D功能、2路事件管理器，以及各种PWM/CMP、CAP、QEP和计时器功能。最后，文章对该雷达伺服控制技术的性能进行了分析。通过使用数字信号处理系统，可以实现对雷达的精确控制，提高雷达的性能和稳定性。该技术在雷达系统中具有广泛的应用前景。

2.2 雷达伺服系统的控制板设计

控制面板作为雷达随动控制的核心，起到了集中控制和处理各种参数和信号的作用。它通过接收来自控制系统的输入，对雷达进行精确的位置控制和跟踪目标。控制面板通过算法的计算，将得到的误差和转速信息转化为相应的控制信号，通过驱动器将信号发送到雷达天线，从而实现对雷达的运动控制。总之，控制面板在雷达随动控制中起到了至关重要的作用，通过接收和处理各种参数和信号，实现对雷达的稳定工作和目标的跟踪。它通过算法的计算和控制策略，将得到的信息转化为相应的控制信号，驱动雷达天线的运动，从而实现对雷达的随动控制。速度回路在雷达随机环控中起着非常关键的作用，其中，速度回路的速度控制与雷达随机环控的角度、高度控制密切相关，而对雷达随机环控的综合性能也有很大的影响。

3 伺服系统的发展趋势

通过将雷达器随动系统与其他雷达器的部件进行集成，可以实现统一的控制和管理。这样可以减少系统的复杂性，提高系统的可靠性和稳定性。同时，还可以实现不同雷达器之间的信息共享和协同工作，提高雷达器的整体性能和效率。综上所述，雷达器随动系统正朝着高性能、智能化、网络化和集成化的方向发展，通过对关键设备的改进和优化，可以提高系统的性能指标，实现更加精确和可靠的雷达器随动功能。集成化，将电机、驱动控制和通信集成为一体，搭建了雷达天线的伺服控制系统，使设计、运行和维护变得更加方便 [3]。

4 结语

在对雷达伺服系统的研究中，本文重点关注基于数字信号处理器（DSP）的雷达伺服控制。在控制算法方面，本文采用了模糊PID控制理论。模糊PID控制是一种基于模糊逻辑和PID控制的混合控制方法，可以在不确定或模糊的环境下实现精确的控制。通过对模糊PID控制理论的分析，实现了对雷达伺服系统的设计。总之，本文在对雷达伺服系统的组成结构和发展趋势进行了分析的基础上，重点研究了基于DSP的雷达伺服控制。通过选择合适的伺服电机和控制器，并采用模糊PID控制算法，成功实现了雷达伺服系统的设计。这对于提高雷达系统的精确性和性能具有重要意义。

参考文献：

[1]张玉阳.基于DSP的船用导航雷达天线伺服系统设计[J].船电技术,2018,38(07):28-31+37.

[2]吴文才,张文,陈松波.应用DSP的运动控制与路径优化方法[J].自动化与仪器仪表,2017,(11):24-26.

[3]孟春林.基于DSP的雷达伺服控制系统[J].电子技术与软件工程,2017,(18):107.