基于DWSR2500C气象雷达DSP伺服系统模拟仿真

发布时间：2020-10-26 14:05

　　 随着中国民用航空事业的快速发展,航班量迅速增加,飞行保障任务日益严峻,快速的天气变化过程直接影响着航空器的正常飞行,多普勒天气雷达作为最主要的气象探测设备,一旦停止运行,将直接影响机场气象相关部门的保障工作,给飞行安全造成严重隐患。由于本场雷达常年运转且缺乏厂家支持,近几年伺服系统的故障频发,没有完整的知识体系导致设备维护维修非常困难。本文正是基于这样一种需要对伺服系统控制技术展开研究。本文通过对中川机场DWSR2500C多普勒气象雷达天线伺服系统的控制原理、运行算法进行研究学习,使用KEIL软件、MATALAB软件、PROTUES软件对控制系统进行模拟仿真,完成对控制参数的仿真调测,得出天线雷达伺服系统控制参数的调整,从而为雷达伺服系统的检测、维修提供有效的手段。具体来讲:首先,对雷达伺服系统的工作原理、主要特点以及结构组成等方面进行详细的论述,并对控制系统进行模型建立、数学推导。其次,对PID控制算法进行了分析研究。PID算法作为最经典的控制算法在各个领域被广泛应用,通过研究PID算法的理论以及PID控制中的结构调整和PID参数调节方法,建立伺服系统的数学模型并使用Matlab软件对PID控制算法进行仿真。再次,介绍了本课题主用DSP芯片STC89C52的特点,并通过PROTUES软件搭建硬件实验平台(其硬件设计主要包括:H桥驱动电路、转速采集电路、控制器电路、数据通信电路等),在搭建的实验平台上使用KEIL软件对电机的控制进行编译,使其满足系统控制设计需求(其软件设计主要包括:主程序设计、初始化程序设计、中断程序设计、PID算法程序设计、电机控制程序设计、按键程序设计、显示程序设计、数据通信程序设计等),完成模拟仿真。最后,通过MATLAB软件对设计进行验证,实现对天线转速、转向、定位等功能的控制,并对实验结果进行分析说明。实验证明:本文成功地实现了对雷达伺服系统的模拟控制。
【学位单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN959.4;TP273
【部分图文】：

WSR2500C 天气雷达伺服系统简介WSR2500C 天气雷达伺服系统是用于控制雷达天线位置以及天线运化机电设备，也被称为随动系统，是精确的跟随或复现天线转动的、矢量位移以及系统状态等被控参量的反馈式操控系统。雷达伺服机械传动装置按照使用者的需求进行转动，自动的去寻找天气目标暴、台风、强降雨等天气信息进行自动跟踪和精确定位[6]。雷达伺服闭环控制系统，主要由方位伺服系统控制方位角度的扫描，由俯仰俯仰角度的扫描，如图 2.1 所示，操作用户手动输入所需的方位（或这个方位（俯仰）角度与现在天线所在的角度位置进行比较，产生统将这个误差角度转换为后一级电路所需电子信号送到功率放大器，并在下一级中带动方位（俯仰）可执行电机进行转动，方位（俯转轴转动的同时向系统反馈速度检测和角度检测的回馈信号，系统控制天线加速、减速运转，直至到达所需角度后停止转动。

基于 DWSR2500C 气象雷达 DSP 伺服系统模拟仿真过检波、功放后驱动电机进行转动，电机带动转轴运转[7]。电机运转过程中，反馈一个速度检测信号给系统，系统控制电机加速、减速转动。天线转动过，天线位置通过发送机自整角机以及接收机自整角机将位置检测信号转换为信号，并将这个电压信号以指针形式显示在刻度盘上。

如图 2.3 数字控制伺服系统2.3 本章小结本章节首先对 DWSR2500C 天气雷达的基本情况做了简单的概述，其次对象雷达天线部份工作时的基本原理做了较为详尽的阐述，分别以该部雷达“手动作”和“远程控制”两种工作模式为例，具体详述了天线旋转时模拟操作模式下以数字操作模式下的工作原理。
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本文编号：2857096