船载测控雷达天线控制系统改进设计

论文摘要

船载测控雷达天线控制单元(ACU)是航天测量船的主战设备，经过二十多年的发展，ACU从最初的单板机控制、旋转变流机组调速系统发展到多功能数字化ACU、静止可控整流调速系统等。但现有ACU仍然存在很多不足之处：控制环路采用模拟环结构，调试过程复杂、抗干扰性能差；设备数量及岗位人员众多，如ACU有两个控制台以及一个天线角度编码单元，执行任务时设置了三个操作人员。本文针对ACU的这些缺点，提出了天线控制子系统的改进设计。设计后的ACU将两个控制台和一个天线编码单元并合成一个控制台，集控制和监视功能于一身，控制环路全部数字化，实现了软硬件功能的一体化设计。这种新型的实现方式，除了完成原来设备所有的功能外，整个设备的体积大为减小，其可靠性和自动化水平将有很大的提高，在提高设备性能的同时，节省了大量的人力和财力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 测控系统在导弹、航天工程中的地位和作用
• 1.2 航天测量船的发展
• 1.3 船载雷达天线控制单元（ACU）的功能和作用
• 1.4 本文研究的内容及解决的问题
• 2 船载测控雷达目标跟踪原理
• 2.1 船载雷达下行信道的组成原理
• 2.2 船载测控雷达测角分系统的组成原理
• 2.2.1 船载测控雷达测角分系统的组成
• 2.2.2 角误差解调原理
• 2.3 目标跟踪原理
• 3 天线控制单元硬件设计
• 3.1 ACU的主要任务
• 3.2 ACU的主要接口关系
• 3.2.1 与中心计算机的数字通信
• 3.2.2 与系统监控计算机的数字通信
• 3.2.3 与接收机的接口
• 3.2.4 与微光电视接口
• 3.2.5 与天线驱动单元的接口
• 3.3 ACU工作方式设计
• 3.3.1 待机方式
• 3.3.2 手控速度
• 3.3.3 手控位置
• 3.3.4 指向方式
• 3.3.5 自动跟踪方式
• 3.3.6 记忆跟踪方式
• 3.3.7 数字引导方式
• 3.3.8 外引导方式
• 3.3.9 自动搜索扫描
• 3.4 ACU控制功能设计
• 3.4.1 远控
• 3.4.2 变带
• 3.4.3 通道管理
• 3.4.4 插入和拔出
• 3.4.5 自动捕获
• 3.4.6 自动切换
• 3.4.7 参数修改方式
• 3.5 ACU监视功能设计
• 3.5.1 完成与站中心计算机的数字通信
• 3.5.2 完成分系统的自动巡检和故障检测告警
• 3.5.3 完成分系统的动态性能测试
• 3.5.4 完成天线轴角位置编码
• 3.5.5 完成数据的采集和处理
• 3.5.6 完成信息显示功能
• 3.6 ACU的硬件设计方案
• 3.6.1 计算机的选择
• 3.6.2 微机系统的硬件配置
• 3.6.3 ACU结构布局
• 3.7 轴角编码器
• 3.7.1 概述
• 3.7.2 AD2S80系列RDC的主要特点和技术指标
• 3.7.3 旋转变压器
• 3.7.4 测角系统工作原理
• 3.7.5 轴角编码卡
• 3.7.6 AD2S80A RDC的基本接法及参数计算
• 4 天线控制位置环性能分析与设计
• 4.1 天线位置随动系统的建模
• 4.2 速度环
• 4.3 位置环设计
• 4.3.1 环路组成
• 4.3.2 陀螺环设计
• 4.3.3 自跟踪环设计
• 4.3.4 数字引导环设计
• 4.4 数字PID调节器
• 4.4.1 数字PID调节器原理
• 4.4.2 数字PID调节器的改进
• 4.5 正割补偿的实现
• 4.5.1 正割补偿原理
• 4.5.2 正割补偿的应用
• 5 天线控制单元软件设计
• 5.1 软件总体描述
• 5.2 软件组成
• 5.2.1 系统支持和调试软件包括:
• 5.2.2 实时监控应用软件
• 5.3 软件开发环境
• 5.4 实时监控应用软件的设计和实现
• 5.5 软件系统的设计原则
• 5.6 软件简要流程
• 5.6.1 ACU主程序流程图
• 5.6.2 初始化任务流程图
• 5.6.3 控制与界面接口任务流程图
• 5.6.4 数据采集任务流程图
• 5.6.5 角度采集中断程序流程图
• 5.6.6 数据处理程序流程图
• 5.6.7 ACU状态分析程序流程图
• 5.6.8 工作方式处理流程图（光学跟踪、引导跟踪并入自跟踪）
• 5.7 人机界面
• 致谢
• 参考文献