电机控制技术-项目8分析控制电机在雷达天线系统中的应用
电机控制技术在工业生产中的应用分析
电机控制技术在工业生产中的应用分析电机控制技术是指利用电力学原理和自动控制理论对电动机进行精确控制的技术。
电机控制技术的应用不仅可以提高生产效率，降低工人劳动强度，而且可以有效提高产品质量，降低出错率。
近年来，随着工业制造技术的不断发展，电机控制技术在工业生产中的应用也越来越广泛。
首先，电机控制技术在机械自动化领域中的应用非常普遍。
随着科技的不断更新换代，越来越多的机械设备开始自动化生产。
如，自动化生产线、自动化包装机、自动化加工设备等。
这些机械设备大量使用电动机作为动力装置，同时，通过先进的电机控制技术，大幅度提升了设备的生产效率，降低了人工成本，同时增强了生产的灵活性。
其次，电机控制技术在新能源领域中也得到了广泛的推广和应用。
如，电动汽车、风力发电、太阳能光伏发电等。
随着世界能源形势的变化，越来越多的国家开始大力发展新能源产业。
而作为新能源系统的核心部件，电机控制技术在推动新能源发展中起着举足轻重的作用。
最新的电动汽车，采用的是智能电机控制系统来管理和调节电机速度，进而提高动力效率，降低能量消耗，从而延长电池寿命，使整个车辆更加环保、节能和高效。
此外，电机控制技术在制造业领域中的应用也日益普及。
如，机械加工、电子元器件制造、半导体工艺生产等。
现代制造业已经发展成为集机械、电子、计算机、智能化和信息技术于一体的综合性产业，而电机控制技术作为制造业中的一个重点应用领域，已日渐成为人们关注的焦点。
如今，全球自动化工厂已遍布各个领域，并且通过先进的电机控制技术实现了自动化生产，从而提高了产品质量、生产效率和组织效益。
最后，电机控制技术的应用也取得了各行业的广泛认可。
传统制造业中，大量的生产过程都需要使用电动机和电机控制技术，如机床系统、数控车床、激光器、塑料成型机等。
在建筑和交通领域，电机控制技术不仅常用于铁路、地铁、电梯以及智能停车场等领域，也被广泛应用于水泵、空调、风扇、输送机等设备的自动化控制中。
电子技术在雷达系统中的创新应用
电子技术在雷达系统中的创新应用雷达是一种利用电磁波进行探测和测距的仪器，在现代军事、航空、航海等领域起着重要作用。
随着电子技术的不断发展，雷达系统中的创新应用也在不断涌现。
本文将探讨电子技术在雷达系统中的创新应用，并对其影响和前景进行分析。
一、电子技术在雷达信号处理中的创新应用雷达信号处理是指对接收到的雷达信号进行分析、处理和提取有用信息的过程。
在传统雷达系统中，信号处理往往依赖于模拟电路和传统算法，这种方式存在着一定的局限性。
而随着电子技术的发展，数字信号处理技术的应用使得雷达信号处理能力得到了极大的提升。
首先，采用数字信号处理技术可以有效提高雷达系统的抗干扰能力。
传统雷达系统在面对强干扰时，容易受到外部干扰信号的干扰而导致误报警或漏报警的情况发生。
而通过采用数字信号处理技术，可以对接收到的雷达信号进行滤波、抑制干扰以及提取目标信号，从而提高雷达系统对干扰的抵抗能力。
其次，电子技术的创新应用使得雷达系统能够实现更高的精确度和分辨率。
传统雷达系统的分辨率受到其工作频率的限制，无法对距离较近的目标进行有效分辨。
而利用电子技术，通过合理设计和优化雷达系统的波形形状、脉宽以及频率等参数，可以使得雷达系统实现更高的分辨能力，从而提高目标探测的准确性。
另外，电子技术的创新应用还使得雷达系统在目标识别与辨别方面取得了显著的进展。
传统雷达系统往往只能对目标的位置进行探测，无法对目标的形状、尺寸等特征进行准确描述。
而通过电子技术的创新应用，如成像雷达技术的引入，可以对目标进行高分辨率的成像，从而实现对目标的识别和辨别。
总之，电子技术在雷达信号处理中的创新应用，不仅提高了雷达系统的抗干扰能力和分辨率，还使得目标识别和辨别更加准确。
这些创新应用的出现，为雷达系统的研究和发展带来了新的机遇和挑战。
二、电子技术在雷达目标跟踪中的创新应用雷达目标跟踪是指对接收到的雷达信号中的目标进行定位、追踪和预测的过程。
传统雷达目标跟踪往往依赖于卡尔曼滤波等算法，但这种方法在面对高速移动目标或者多个目标时存在一定的局限性。
自动控制原理-雷达天线伺服控制系统
自动控制理论课程设计设计题目雷达天线伺服控制系统姓名学号专业班级指导教师设计时间目录第一章绪论 (1)1.1课题背景及意义 (1)1.2课题研究的目的 (1)1.3课题研究的主要内容 (2)第二章系统的总体设计 (3)2.1系统的组成图 (3)2.2控制系统的结构图 (3)2.3系统的简化方框图及简单计算 (4)2.4系统的动态分析 (6)第三章系统的根轨迹和伯德图 (7)3.1系统的根轨迹图及分析 (7)3.2系统的Bode图及分析 (8)第四章校正设计 (10)4.2校正后的根轨迹图及分析 (12)4.2校正后的Bode图及分析 (13)第五章总结 (15)参考文献 (16)第一章绪论1.1课题背景及意义雷达天线伺服控制系统是用来控制天线，使之准确地自动跟踪空中目标的方向，也就是要使目标总是处于天线轴线的方向上的，用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统，又称随动系统，主要解决位置跟随系统的控制问题。
在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度，加速度的反馈控制系统，并要求具有足够的控制精度。
其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入地位移（或转角）。
伺服系统的结构组成和其他形式反馈控制系统没有原则上的区别，它是由若干元件和部件组成的并具有功率放大作用的一种自动控制系统。
雷达天线伺服控制系统，可以准确确定障碍物的位置。
利用雷达天线伺服控制系统可以探测飞机、舰艇、导弹以及其他军事目标，信息处理、数字处理,收集、综合地面运动目标和固定目标的情报及图像，还可以探测低空飞行的威胁，为用户提供包含面广的威胁画面。
对空搜索、边搜索边测距、空地测距、自动检测；除了军事用途外，雷达在交通运输上可以用来为飞机、船只导航；在天文学上可以用来研究星体；在气象上可以用来探测台风，雷雨，乌云等等。
雷达天线伺服控制系统的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。
电机控制技术的分析与应用
电机控制技术的分析与应用一、电机控制技术介绍电机控制技术是一种将现代控制技术与电机驱动技术结合起来的综合性技术。
电机控制技术将电子技术、计算机技术、通信技术、机械控制技术等多种技术应用于电机控制系统中，实现对电机的精确控制和高效运转。
二、电机控制技术的分类1、伺服控制：伺服控制是指利用反馈信息进行控制的一种系统。
通过将电机的位置、速度和加速度等参数与参考信号进行比较，控制电机的运动轨迹。
2、矢量控制：矢量控制是一种通过精确控制磁场的方向和大小来控制电机运转的技术。
它可以实现高精度的转速和扭矩控制。
3、直接转矩控制：直接转矩控制是通过控制直接输出电机转矩来控制电机的运转。
它可以实现快速的动态响应和高效的能量利用。
三、电机控制技术的应用1、电动汽车：电机控制技术在电动汽车中广泛应用，可以实现高效的能量利用和精确的控制。
目前，电动汽车已经成为了未来汽车的发展趋势。
2、机床控制：电机控制技术可以实现机床的高速、高精度和高效率加工，提高了机床的生产率和制造精度。
3、航空航天：电机控制技术在航空航天领域中也有广泛应用，可以实现高精度的控制和高可靠性的运行。
四、电机控制技术的发展趋势1、智能化：电机控制技术将会向智能化的方向发展，智能化的控制系统可以通过学习和反馈来自主地适应不同的环境和工况。
2、绿色化：电机控制技术在未来还将会趋向于绿色化，更加注重能源效率和环境友好型。
3、高可靠性：电机控制技术将会趋向于高可靠性，对于航空航天、医疗设备等领域来说，高可靠性是非常重要的。
综上所述，电机控制技术是一种综合性的技术，可以应用于电动汽车、机床控制、航空航天等多个领域。
未来电机控制技术将会向智能化、绿色化、高可靠性的方向发展，成为未来技术的发展趋势。
电机控制技术的研究与应用
电机控制技术的研究与应用电机控制技术作为现代工业的核心技术之一，在当今社会中极其重要。
它广泛应用于机械、电力、化工和自动化等领域，可谓是现代产业的基石之一。
在本文中，我们将深入探讨电机控制技术的研究和应用，特别是在工业自动化方面的应用。
一、电机控制技术的概述电机控制技术是指对电机运行状态进行调节和控制的技术。
电机控制技术通常包括三个主要方面：驱动技术、运动控制技术和力矩控制技术。
驱动技术是指通过电力驱动电机的技术，起始、制动、速度调整等方面的控制；运动控制技术是指对电机运动过程进行调节和控制的技术，如位置控制、速度控制等；力矩控制技术是指对电机输出电磁转矩进行调节和控制的技术，如负载变化、运动阻力等。
三者密不可分，在实际应用中经常需要综合运用。
电机控制技术通常分为传统控制和现代控制两种。
传统控制指的是PID控制和经验控制，而现代控制则包括模糊控制和神经网络控制等，随着计算机和信息技术的不断提升，现代控制逐渐成为了电机控制的主流。
二、电机控制技术在工业中的应用电机控制技术在工业自动化中有广泛应用，主要包括以下几个方面：1. 机床控制技术机床是工业自动化中的关键设备，电机控制技术对机床的性能和功能具有重要影响。
在机床控制技术中，电机控制技术应用广泛，除了驱动技术和运动控制技术外，还需要结合其他技术，如机械传动和精密测量等。
2. 车辆控制技术随着现代交通的不断发展，车辆控制技术已经成为工业自动化领域的重要内容。
在车辆控制技术中，电机控制技术主要应用于车辆发动机、变速箱、驱动电机等部分。
通过电机控制技术，可以实现发动机输出功率的调节，加速和减速控制，以及档位的切换等。
3. 工业机器人控制技术机器人是工业自动化中的重要部分，可以实现多种操作和生产过程。
电机控制技术在工业机器人控制技术中应用广泛。
通过对电机的速度和力矩进行控制，可以实现机器人的精密定位和高效操作，提高自动化水平和产品质量。
三、电机控制技术的研究方向随着工业自动化的快速发展和技术的不断提升，电机控制技术的研究方向正不断拓展。
雷达天线伺服控制系统要点
概述用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。
又称随动系统。
在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。
伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。
它是由若干元件和部件组成的并具有功率放大作用的一种自动控制系统。
位置随动系统的输入和输出信号都是位置量，且指令位置是随机变化的，并要求输出位置能够朝着减小直至消除位置偏差的方向，及时准确地跟随指令位置的变化。
位置指令与被控量可以是直线位移或角位移。
随着工程技术的发展，出现了各种类型的位置随动系统。
由于发展了力矩电机及高灵敏度测速机，使伺服系统实现了直接驱动，革除或减小了齿隙和弹性变形等非线性因素，并成功应用在雷达天线。
伺服系统的精度主要决定于所用的测量元件的精度。
此外，也可采取附加措施来提高系统的精度，采用这种方案的伺服系统称为精测粗测系统或双通道系统。
通过减速器与转轴啮合的测角线路称精读数通道，直接取自转轴的测角线路称粗读数通道。
因此可根据这个特征将它划分为两个类型，一类是模拟式随动系统，另一类是数字式随动系统。
本设计——雷达天线伺服控制系统实际上就是随动系统在雷达天线上的应用。
系统的原理图如图1-1所示。
1 雷达天线伺服控制系统结构及工作原理图1-1 雷达天线伺服控制系统原理图系统的结构组成从图1-1可以看出本系统是一个电位器式位置随动系统，用来实现雷达天线的跟踪控制，由以下几个部分组成：位置检测器、电压比较放大器、可逆功率放大器、执行机构。
以上四部分是该系统的基本组成，在所采用的具体元件或装置上，可采用不同的位置检测器，直流或交流伺服机构等等。
现在对系统的组成进行分析：1、受控对象：雷达天线2、被控量：角位置m θ。
3、干扰：主要是负载变化（f 及L T ）。
4、给定值：指令转角*m θ。
5、传感器：由电位器测量m θ、*m θ，并转化为U 、*U 。
电机控制技术在卫星飞行姿态和轨道控制的应用
电机控制在GPS卫星轨道控制中 的应用
轨道保持：通过电机控制技术，GPS卫星能够精确 保持其在预定轨道上运行。当卫星受到其他天体 引力、大气阻力等影响时，电机控制技术能够通 过调整电机的推力，使卫星回到预定轨道
高精度导航与定位
随着对导航和定位精度的不断提高，电 机控制技术将在高精度导航和定位中发 挥重要作用。通过电机控制技术，可以 实现卫星的微小姿态调整和轨道修正， 提高导航和定位的精度。这将有助于满 足各种高精度应用的需求，如地形测绘、
精细农业、无人驾驶等
自主导航与自主控制
未来，GPS卫星可能实现自主导航和自 主控制。在这种模式下，卫星将通过传 感器和算法自主感知和决策，实现姿态 调整和轨道控制。电机控制技术将与自 主导航和自主控制技术相结合，为卫星
同时，电机控制技术还将应用于更多领域，如多卫星协同控制、高精度导
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轨道机动：在某些情况下，可能需要调整卫星的 轨道以适应任务需求。电机控制技术能够通过精
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
电机控制技术在GPS卫星中的应用实例
以某型GPS卫星为 用了先进的电机 行姿态控制方面 高精度陀螺仪和 姿态变化，并通 实时调整卫星的 制方面，该卫星 子推进系统，通
结论
电机控制技术在GPS卫星的飞行姿态和轨道 控制中发挥着重要作用。通过精确控制电 机的转速和方向，实现了卫星的高精度姿 态确定、稳定和轨道保持。同时，电机控 制技术还能够实现卫星的轨道机动，提高 了GPS系统的灵活性和适应性。随着技术的
提供更强大、更灵活的自主能力
电机在通信设备中的应用有哪些
电机在通信设备中的应用有哪些在当今高度信息化的时代，通信设备已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。
从手机、电脑到卫星通信系统，这些设备的正常运行都离不开各种先进的技术和组件，其中电机也发挥着至关重要的作用。
电机，简单来说，就是将电能转化为机械能的装置。
在通信设备中，它的应用广泛且多样，为实现各种功能提供了关键的动力支持。
首先，在通信基站中，电机常常被用于天线的调整和转动。
基站天线需要根据信号覆盖的需求，不断地改变方向和角度，以确保信号的稳定传输和最佳覆盖范围。
这时候，就需要电机来精确地控制天线的转动。
通过电机的驱动，天线可以实现水平和垂直方向的旋转，从而更好地适应不同的地理环境和用户分布。
其次，在一些可移动的通信设备中，如卫星通信车、应急通信车等，电机也扮演着重要角色。
这些车辆需要在不同的地点迅速展开并建立通信连接，其中车载天线的升降、展开和折叠等动作都依赖于电机的驱动。
电机能够提供稳定而可靠的动力，确保这些操作的快速和准确完成，从而提高通信设备的应急响应能力和机动性。
再者，在通信设备的散热系统中，电机也有着不可或缺的应用。
通信设备在运行过程中会产生大量的热量，如果不能及时有效地散热，就会影响设备的性能和稳定性。
风扇是常见的散热装置，而风扇的转动则是由电机来驱动的。
通过电机带动风扇的高速旋转，能够加速空气流动，将设备内部的热量迅速带走，保持设备在适宜的工作温度范围内。
另外，在一些通信设备的机械传动系统中，电机也发挥着重要作用。
例如，在一些大型通信设备的机柜中，可能需要通过电机驱动的传送带或丝杠来实现设备的安装、拆卸和维护。
这种机械传动方式能够提高操作的效率和精度，减少人工劳动强度。
在光通信设备中，电机也有其用武之地。
例如，在光开关和光衰减器等器件中，电机可以精确地控制光路的切换和光信号的衰减程度。
通过电机的精细调节，能够实现光通信系统的灵活配置和优化。
不仅如此，电机在通信设备的制造和测试过程中也发挥着重要作用。
1、同步电机负载运行时,气隙中存在两种磁势分别是隐极式和凸极式
1、同步电机负载运行时，气隙中存在两种磁势分别是隐极式和凸极式。
2、汽轮发电机的转子结构一般采用隐极式。
3、同步电动机通常工作在过励状态下，从电网吸收容性的无功功率，向负载提供感性的无功功率，从而提高电网的功率因素。
4、同步调相机主要运行在状态下，专门向电网供给功率，以提高功率因素。
5、为了减小交流伺服电动机（或交流测速发电机）的转动惯量，转子结构采用非磁性空心杯形，通常采用高电阻率的硅锰青铜或锡锌青铜材料制成。
6、步进电动机是用脉冲电信号进行控制的，其转速大小取决于控制绕组的脉冲频率、转子齿数和拍数，而与电压、负载、温度等因素无关；其旋转方向取决于控制绕组的轮流通电的顺序。
7、同步电动机是通过转子上装置阻尼绕组来获得起动转矩。
8、要改变伺服电动机的转速和转向，应改变其电机极数和电源频率、电压方向。
9、、交流伺服电动机为获得圆形旋转磁场，应使控制电压和励磁电压相位上相差 90°，采用两相对称绕组通入两相对称电流方法获得。
10、无刷直流电动机可以通过改变来实现无极调速。
11、测速发电机能够将输入的转速信号转换为输出的电压信号。
12、控制式自整角机应用于角度和位置的检测元件，实现机械角度和电信号之间的转换。
13、旋转变压器主要应用于解算装置和高精度随动系统中。
14、磁悬浮高速列车是应用了同步直线电动机的原理，它将初级线圈和铁心装在列车上，铁轨作为次级线圈。
15、磁盘存储器中应用的是音圈式直线直流电动机，用它控制磁头可以代替原来的步进电动机及齿条机构。
16、举例说明下列几种控制电机的实际应用：步进电动机：数控机床、绘图机、轧钢机的自动控制、自动记录仪表、数模变化；微型同步电动机：驱动仪器仪表中的走纸、打印记录机构、自动记录仪、电子钟、电唱机、录音机、录像机、磁带机、电影摄影机、放映机、传真机、无线电通讯设备；无刷直流电动机：高级电子设备、机器人、航空航天技术、数控装置、医疗化工等高新技术领域；直线异步电动机：低速磁悬浮列车。
电机控制技术项目8-PPT课件
分析控制电机在雷达天线系统中的应用
电枢控制的主要优点为，没有控制信号时，电枢电 流等于零，电枢中没有损耗，只有不大的励磁损耗。磁 场控制的性能较差，其优点是控制功率小，仅用于小功 率电动机中。自动控制系统中多采用电枢控制方式。
分析控制电机在雷达天线系统中的应用
分析控制电机在雷达天线系统中的应用
三）直流测速发电机的型号 直流测速发电机的型号由下列3部分组成。 1． 机座号 机座号用电机机壳外径的尺寸数值（以毫米为单位
）表示。如表8-1。 表8-1 机座号及机壳外径
机座号
机壳外径／ mm
机座号
机壳外径 /mm
12 16 20
分析控制电机在雷达天线系统中的应用
（一）基本结构及原理 直流测速发电机的定、转子结构与普通小型直流发 电机相同。直流测速发电机的工作原理与一般直流发电 机相同，图8-１所示为直流测速发电机的外形及原理图 。励磁绕组中流过直流电流时，产生沿空间分布的恒定 磁场，电枢由被测机械拖动旋转，以恒定速度切割磁场 ，在电枢绕组中感生电动势，从电刷两端引出的直流电 动势为
分析控制电机在雷达天线系统中的应用
当转子旋转时，转子绕组中除产生如上所述的变压 器电动势 外，还因切割励磁磁通 而感生速率电动势 和 短路电流 。若忽略转子漏抗的影响， 与 同方向，如图 8-5（ｂ）所示。 为交变电动势，其交变频率与励磁磁 通的脉振频率 相同，电动势的大小为
பைடு நூலகம்
分析控制电机在雷达天线系统中的应用
电机控制技术的原理及应用
电机控制技术的原理及应用1. 概述在工业生产中，电机控制技术扮演着重要的角色。
它是将电能转化为机械能的关键技术，广泛应用于各种设备和系统。
本文将介绍电机控制技术的原理及其在实际应用中的相关方面。
2. 电机控制技术的原理电机控制技术的原理是基于电磁学和电气工程的理论。
电机的基本原理是利用磁场和电流之间的相互作用来实现能量转换。
以下是电机控制技术的一些原理：•电机定律：包括安培定律、法拉第电磁感应定律和左手定则等，这些定律描述了电流和磁场之间的关系，为理解电机控制提供了基础。
•控制方式：电机控制可以通过改变电流、电压、频率和相位差等来实现。
常见的控制方式包括直流电机的电压控制、交流电机的频率控制和步进电机的相序控制等。
•反馈控制：为了实现精确控制，反馈控制是必不可少的。
通过传感器获取电机或系统的状态反馈，将反馈信号与期望信号进行比较，并根据比较结果对电机进行控制。
•控制算法：控制算法是实现电机控制的关键。
常见的算法包括比例-积分-微分（PID）控制算法、模糊控制和最优控制等。
这些算法根据系统需求选择合适的控制策略。
3. 电机控制技术的应用电机控制技术在各个领域都有广泛的应用，下面列举一些典型的应用场景：•工业自动化：电机控制技术在工业自动化中发挥着重要的作用。
通过电机控制，可以实现各种设备的自动化操作，提高生产效率和质量。
常见应用包括机械臂、流水线和自动装配设备等。
•交通运输：交通运输领域也广泛应用电机控制技术。
例如，电动汽车和混合动力汽车利用电机控制技术实现驱动系统的高效控制和能量回收。
同时，电机控制技术还可应用于电动自行车、电动摩托车和电动滑板车等。
•家用电器：家用电器是电机控制技术的典型应用领域。
从洗衣机到冰箱，从空调到风扇，各种家电都离不开电机控制。
通过精确的控制，可以实现高效、智能和安全的家电操作。
•医疗设备：医疗设备中也大量应用了电机控制技术。
例如，手术机器人和医疗器械中的驱动系统使用电机控制技术来实现精确的操作。
电气技术在航空导航与雷达系统中的应用
雷达系统维护： 利用电气技术进 行雷达系统的故 障诊断和维护， 提高系统的可靠 性和稳定性
0 4
航空雷达系统中电气技术的发展趋势
数字化：从模拟信号向数字信 号转变，提高雷达性能和可靠 性
集成化：将多个功能集成在一 个设备中，降低成本和体积
智能化：利用人工智能技术提 高雷达的探测和识别能力
网络化：实现雷达系统之间的 互联互通，提高协同作战能力
高系统的集成度和性能。
03
电气技术在航空雷达系统中的应用
电气技术在航空雷达系统中的重要性
提高雷达性能：电 气技术可以提升雷 达的探测距离、精 度和抗干扰能力。
确保飞行安全：电 气技术在航空雷达 系统中的应用，有 助于实时监测飞行 状态，保障飞行安 全。
提高导航精度：电 气技术可以提高航 空雷达系统的导航 精度，为飞行员提 供更准确的飞行信 息。
适应复杂环境：电 气技术可以使航空 雷达系统适应各种 复杂环境，如恶劣 天气、地形等。
航空雷达系统中电气技术的应用实例
雷达信号处理： 使用数字信号处 理技术，提高雷 达信号的检测和 识别能力
0 1
雷达天线控制： 采用伺服电机控 制技术，实现雷 达天线的精确控 制和跟踪
0 2
雷达数据传输： 使用高速数据传 输技术，实现雷 达数据的实时传 输和处理
应对挑战的前景展望
提高电气技术的 稳定性和可靠性
加强电气技术的 抗干扰能力
研发新型电气技 术，提高导航与 雷达系统的性能
加强电气技术的 安全性和保密性
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共同应用实例
导航系统：使用电气技术 进行定位使用电气技术 进行信息传输和控制
自动控制原理课程设计-雷达天线伺服控制系统要点
雷达位置伺服系统校正班级： 0xx班学号： xx姓名： xx指导老师： x老师—2011.12雷达位置伺服系统校正一、雷达天线伺服控制系统(一) 概述用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。
又称随动系统。
在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。
伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。
它是由若干元件和部件组成的并具有功率放大作用的一种自动控制系统。
位置随动系统的输入和输出信号都是位置量，且指令位置是随机变化的，并要求输出位置能够朝着减小直至消除位置偏差的方向，及时准确地跟随指令位置的变化。
位置指令与被控量可以是直线位移或角位移。
随着工程技术的发展，出现了各种类型的位置随动系统。
由于发展了力矩电机及高灵敏度测速机，使伺服系统实现了直接驱动，革除或减小了齿隙和弹性变形等非线性因素，并成功应用在雷达天线。
伺服系统的精度主要决定于所用的测量元件的精度。
此外，也可采取附加措施来提高系统的精度，采用这种方案的伺服系统称为精测粗测系统或双通道系统。
通过减速器与转轴啮合的测角线路称精读数通道，直接取自转轴的测角线路称粗读数通道。
因此可根据这个特征将它划分为两个类型，一类是模拟式随动系统，另一类是数字式随动系统。
本设计——雷达天线伺服控制系统实际上就是随动系统在雷达天线上的应用。
系统的原理图如图1-1所示。
图1-1 雷达天线伺服控制系统原理图(二) 系统的组成从图1-1可以看出本系统是一个电位器式位置随动系统，用来实现雷达天线的跟踪控制，由以下几个部分组成：位置检测器、电压比较放大器、执行机构。
以上部分是该系统的基本组成，在所采用的具体元件或装置上，可采用不同的位置检测器，直流或交流伺服机构等等。
现在对系统的组成进行分析： 1、受控对象：雷达天线； 2、被测量：角位置m θ；3、给定值：指令转角*m θ；4、传感器：由电位器测量m θ,并转化为U ；5、控制器：放大器，比例控制；6、执行器：直流电动机及减速箱。
电机控制技术及应用
电机控制技术及应用电机作为现代工业和生活中不可或缺的动力源，其控制技术的发展对于提高电机的性能、效率和可靠性具有重要意义。
电机控制技术涵盖了从简单的开环控制到复杂的闭环控制，以及先进的智能控制等多个方面，并且在众多领域得到了广泛的应用。
一、电机控制技术概述电机控制技术的核心目标是实现对电机转速、转矩、位置等参数的精确控制，以满足不同应用场景的需求。
常见的电机控制方法包括以下几种：1、开环控制开环控制是最简单的控制方式，它根据给定的输入信号直接控制电机的驱动电路，而不考虑电机的实际运行状态。
这种控制方式结构简单、成本低，但控制精度较差，容易受到电机参数变化和外部干扰的影响。
2、闭环控制闭环控制则通过反馈环节实时监测电机的运行参数，并与给定值进行比较，然后根据偏差来调整控制信号。
常见的闭环控制有速度闭环控制、转矩闭环控制和位置闭环控制。
闭环控制能够有效地提高控制精度和稳定性，但系统结构相对复杂，成本较高。
3、矢量控制矢量控制是一种先进的电机控制技术，它通过将交流电机的定子电流分解为励磁分量和转矩分量，并分别进行控制，实现了对电机磁通和转矩的解耦控制，从而获得了与直流电机相似的控制性能。
矢量控制具有良好的动态性能和调速范围，广泛应用于高性能的交流调速系统中。
4、直接转矩控制直接转矩控制直接对电机的转矩和磁链进行控制，不需要复杂的坐标变换，具有响应速度快、结构简单等优点。
但在低速运行时，转矩脉动较大，限制了其在某些高精度应用中的使用。
二、电机控制技术的关键要素1、传感器传感器在电机控制系统中起着至关重要的作用，用于检测电机的转速、位置、电流、电压等参数。
常用的传感器有编码器、霍尔传感器、电流互感器等。
高精度、高可靠性的传感器能够为控制系统提供准确的反馈信息，从而提高控制性能。
2、控制器控制器是电机控制系统的核心，负责处理传感器反馈信号，并生成控制指令。
常见的控制器有微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）和可编程逻辑控制器（PLC）等。
电机控制技术的研究与应用
电机控制技术的研究与应用随着科技的不断进步，电机控制技术已经成为了各种机电设备中不可或缺的部分。
电机控制技术的研究和应用，可以有效地提升机电设备的整体性能和运行效率。
本文将围绕这一主题，从多个角度探讨电机控制技术的意义、应用现状和未来发展方向。
一、电机控制技术的意义1.1 电机控制技术的背景在传统的工业生产过程中，电机的控制一般采用机械式的方式，比如通过机械传动器、减速器、离合器等来实现电机的控制。
这种方式虽然可以实现一定的控制效果，但是存在传动效率低、噪音大、配合不精确等诸多问题。
随着电子技术和计算机技术的不断发展，电机控制技术开始逐渐普及和应用。
1.2 电机控制技术的重要性电机控制技术是现代机械设备的核心技术之一，也是提升机械设备整体性能的重要手段之一。
现代的电机控制技术可以大大提升电机的精度、效率和稳定性，同时还可以实现电机的远程控制、监测、诊断等功能。
在现代制造业中，电机控制技术已经广泛应用于各类机电设备中，比如工业机器人、自动化生产线、医疗设备、航空航天设备等。
二、电机控制技术的应用现状2.1 电机控制技术在制造业中的应用在制造业中，电机控制技术已经成为了机电设备控制的主要手段之一。
比如，在工业机器人中，电机控制技术可以实现工业机器人的运动控制、力控制、位置控制等，大大提升了工业机器人的灵活性、精度和效率。
在自动化生产线中，电机控制技术可以实现生产线的自动运行和自动切换，避免了传统的人工操控，大大提升了生产效率和质量。
2.2 电机控制技术在医疗设备中的应用在医疗设备中，电机控制技术也是一项重要的应用。
比如，在医用CT机中，电机控制技术可以实现医用CT机的束线控制、转盘控制、平移控制等，大大提升了医用CT机的诊断精度和工作效率。
在医用超声诊断仪中，电机控制技术可以实现医用超声诊断仪的探头控制和图像采集，也大大提升了医用超声诊断仪的诊断精度和工作效率。
三、电机控制技术的未来发展方向3.1 电机控制技术的智能化随着人工智能技术的不断发展，电机控制技术也开始向智能化方向发展。
雷达天线伺服控制系统讲解
概述用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。
又称随动系统。
在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。
伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。
它是由若干元件和部件组成的并具有功率放大作用的一种自动控制系统。
位置随动系统的输入和输出信号都是位置量，且指令位置是随机变化的，并要求输出位置能够朝着减小直至消除位置偏差的方向，及时准确地跟随指令位置的变化。
位置指令与被控量可以是直线位移或角位移。
随着工程技术的发展，出现了各种类型的位置随动系统。
由于发展了力矩电机及高灵敏度测速机，使伺服系统实现了直接驱动，革除或减小了齿隙和弹性变形等非线性因素，并成功应用在雷达天线。
伺服系统的精度主要决定于所用的测量元件的精度。
此外，也可采取附加措施来提高系统的精度，采用这种方案的伺服系统称为精测粗测系统或双通道系统。
通过减速器与转轴啮合的测角线路称精读数通道，直接取自转轴的测角线路称粗读数通道。
因此可根据这个特征将它划分为两个类型，一类是模拟式随动系统，另一类是数字式随动系统。
本设计——雷达天线伺服控制系统实际上就是随动系统在雷达天线上的应用。
系统的原理图如图1-1所示。
1 雷达天线伺服控制系统结构及工作原理图1-1 雷达天线伺服控制系统原理图1.2 系统的结构组成从图1-1可以看出本系统是一个电位器式位置随动系统，用来实现雷达天线的跟踪控制，由以下几个部分组成：位置检测器、电压比较放大器、可逆功率放大器、执行机构。
以上四部分是该系统的基本组成，在所采用的具体元件或装置上，可采用不同的位置检测器，直流或交流伺服机构等等。
现在对系统的组成进行分析：1、受控对象：雷达天线2、被控量：角位置m θ。
3、干扰：主要是负载变化（f 及L T ）。
4、给定值：指令转角*m θ。
5、传感器：由电位器测量m θ、*m θ，并转化为U 、*U 。
PWM技术在雷达天线控制中的应用
PWM技术在雷达天线控制中的应用文中对比了单极性和双极性PWM的技术特点，并叙述了现有的半桥驱动IC在应用中的局限性。
利用一些简单的逻辑门，设计了一个单极性PWM逻辑分配电路，经过半桥驱动IC 功率放大，驱动由IGBT组成的H桥功率转换电路，实现对雷达天线的伺服控制。
上述方法构成的电路，解决了动态自举问题、提高了雷达天线转速及功率转换电路的效率。
随着大功率半导体技术的发展，全控型电力电子器件组成的脉冲宽度调制（PWM）技术在雷达天线控制系统中得到了广泛的应用。
雷达天线控制系统一般采用脉冲宽度调制（PWM）技术实现电机调速，由功率晶体管组成的H桥功率转换电路常用于拖动伺服电机。
根据在一个开关周期内，电枢两端所作用的电压极性的不同分为双极性和单极性模式PWM。
双极性PWM功率转换器中，同侧的上、下桥臂控制信号是相反的PWM信号；而不同侧之间上、下桥臂的控制信号相同。
在PWM占空比为50％时，虽然电机不动，电枢两端的瞬时电压和瞬时电流都是交变的，交变电流的平均值为零，电动机产生高频的微振，能消除摩擦死区；低速时每个功率管的驱动脉宽仍较宽，有利于保证功率管的可靠导通。
但是，在工作过程中，四个功率管都处于开关状态，开关损耗大，而且容易发生“直通臂”的情况；更严重的情况在于——电机电枢并非绝对的感性元件，在电机不动时，由于此时通过电枢上的交变电流，电枢的内部电阻会消耗能量，造成了不必要的损耗，降低了功率变换器的转换效率。
单极性PWM功率转换器中，一侧的上、下桥臂为正、负交替的脉冲波形，另外一侧的上桥臂关断而下桥臂恒通。
在工作时一侧的上、下桥臂总有一个始终关断，一个始终导通，运行中无须频繁交替导通，因而减少了开关损耗；在PWM占空比为0％时，电机停止，H桥完全关断无电流通过，此时电机的内部电阻不消耗能量；由于单极性比双极性PWM功率变换器的电枢电路脉动量较少一半，故转速波动也将减小。
但是，单极性和双极性PWM都存在可能的“直通臂”情况，应设置逻辑延时。
IPM在雷达伺服系统中的应用
智能功率模块( IPM ) 出现于上世纪九十年代, 它通过采用先进的材料和工艺将功率单元、驱动单元、逻辑单元、传感单元和保护单元等集成于一体, 这样不仅应用方便, 更关键的是它提高了系统的可靠性, 并缩小了体积。
某些雷达系统在设计时要求体积小、重量轻和可靠性高, 而采用常规的设计将难以达到这一要求, 为此, 我们采用智能功率模块来解决这个非常棘手的问题, 并研制出无刷直流电动机驱动的高性能雷达伺系统。
2 雷达伺服系统早期的雷达伺服系统中多采用普通直流电动机作为执行元件来完成对雷达天线的驱动控制。
但是, 普通直流电动机由于使用了电刷和机械换向器, 因此在工作时会产生电火花干扰, 且碳刷在一些环境中磨损快、寿命短, 维护不便。
而稀土永磁无刷直流电动机作为一种新型的驱动执行元件, 采用了电子换向, 因而具有可靠性高、寿命长、无电火花干扰的特点, 它同时还具有低转速、大转矩、高精度等性能。
目前, 采用无刷直流电动机作为驱动执行元件的伺服系统在一些雷达系统中已经开始应用。
采用无刷直流电动机作为驱动执行元件的雷达伺服系统原理框图如图 1 所示。
3 无刷直流电动机及其控制3. 1 无刷直流电机稀土永磁无刷直流电机是一种新型的电动机, 其相电势为梯形波, 电枢电流为120 度矩形波。
它的基本构成包括电动机本体、控制器和位置传感器三部分, 电机的三相定子绕组分别与作为功率电子开关的桥式主回路中相应的功率开关管连接。
由于采用脉宽调制 (PWM ) 控制, 所以, 电子开关电路由功率开关单元、位置传感器信号处理单元和脉宽调制器组成, 用来控制电动机定子各相绕组通电的顺序与时间。
位置传感器的跟踪转子与电动机转轴相连接, 它将转子磁钢位置变换成电信号, 经位置传感器信号处理单元处理后, 去控制功率电子开关, 使定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相。
随着各相绕组按一定顺序工作,在电机中就产生了旋转磁场, 从而拖动永磁转子旋转。
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分析控制电机在雷达天线系统中的应用
（一）基本结构及原理 直流测速发电机的定、转子结构与普通小型直流发 电机相同。直流测速发电机的工作原理与一般直流发电 机相同，图8-１所示为直流测速发电机的外形及原理图 。励磁绕组中流过直流电流时，产生沿空间分布的恒定 磁场，电枢由被测机械拖动旋转，以恒定速度切割磁场 ，在电枢绕组中感生电动势，从电刷两端引出的直流电 动势为
Ea Ce n K e n
分析控制电机在雷达天线系统中的应用
（二）输出特性 输出特性表征电枢电压与转子转速的函数关系，即
U a f (n) 。是测速发电机的主要特性之一。
测速发电机空载时，电枢电流Ia=0，输出电压 U0=Ea；测速发电机电枢两端接入负载电阻RL，RL中流 过电枢电流，并在电枢回路产生电阻压降，使输出电压 减小，即
分析控制电机在雷达天线系统中的应用
2．产品名称代号 产品名称代号由2～4个汉语拼音字母表示。每个字 母具有一定的汉字意义，第1个字母表示电机的类别，后 面的字母表示该类电机的细分类。电磁式直流测速发电 机用CD表示，永磁式测速发电机用CY表示。 3．性能参数代号 电磁式直流测速发电机的性能参数代号由3～4位数 字组成，前两位数字表示励磁电压，其代号见表8-2,后 面一位或两位数字表示性能参数序号，由1～99给出。 永磁式直流测速发电机的性能参数代号由01～99给出。
U U1 U m
分析控制电机在雷达天线系统中的应用
Байду номын сангаас
分析控制电机在雷达天线系统中的应用
当负载阻转矩由于某种偶然因素增加时，电动机转 速将减小，此时直流测速发电机输出电压 也随之减小， 而使放大器输入 增加，电动机电压增加，转速增加。反 之，若负载转矩减小，转速增加，则测速发电机输出增 大，放大器输入电压减小，电机转速下降。这样，即使 负载阻转矩发生扰动，由于测速发电机的速度负反馈所 起的调节作用，使旋转机械的转速变化很小，近似于恒 速，起到转速校正的作用。
分析控制电机在雷达天线系统中的应用
二、交流测速发电机 交流测速发电机分为同步式和异步式两类，本节介绍异步测速 发电机。 （一）基本结构 异步测速发电机的基本结构与普通异步电动机相似。定子上安 装有两相对称绕组，转子分为鼠笼形或杯形两种结构。相比之下， 鼠笼形转子的惯性大、特性较差，因此，在对精度要求较高的控制 系统中多采用杯形转子，其基本结构包括内定子、外定子和转子薄 杯，如图8-4所示。在外定子铁心槽中安装有励磁绕组，其匝数为 W1，在内定子铁心槽中安装有输出绕组，其匝数为W2，两个绕组 在空间彼此互差90°电角度。金属空心转子采用电阻率较高的硅锰 青铜等非磁性材料，制成杯形，其杯壁很薄。仅为０.3mm左右。 转子的一端由金属环固定在轴上，使薄杯能在内、外定子之间的气 隙中转动。
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代号 6
0
09
12
24
27
48
60
11
22
电源电 压/V
6
9
12
24
27
48
60 0
11 0
22
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（四）直流测速发电机的应用 图8-3为恒速控制系统原理图。直流伺服电动机的负 载是一个旋转机械，当负载转矩变化时，电动机转速也 随之改变。为了使旋转机械保持恒速，在电动机轴上耦 合一台直流测速发电机，并将其输出电压 反馈到放大器 输入端。给定电压 ，取自可调的电压源。给定电压和测 速发电机反馈电压相减后，作为放大器输入电压
分析控制电机在雷达天线系统中的应用
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三）直流测速发电机的型号 直流测速发电机的型号由下列3部分组成。 1． 机座号 机座号用电机机壳外径的尺寸数值（以毫米为单位 ）表示。如表8-1。 表8-1 机座号及机壳外径
机座号 机壳外径／ mm 机座号 12 12.5 70 16 20 16 20 90 11 0 机壳外径 /mm 70 90 11 0 130 0 130 0 16 0 16 0 20 0 20 0 25 0 25 0 32 0 32 0 40 0 40 0 50 50 24 28 32 36 40 45 55 24 28 32 36 40 45 55
分析控制电机在雷达天线系统中的应用
分析控制电机在雷达天线系统中的应用
（二）基本工作原理
当异步测速发电机转子静止（n=0）时，在励磁绕 组两端接交流电源 ，产生脉振磁通 ， 作用在励磁绕组 的轴线（d轴）方向，于是在励磁绕组中感应反电动势 ，其有效值为 ，若忽略漏抗的影响，则有
Ua Ia RL
U a Ea I a Ra
分析控制电机在雷达天线系统中的应用
Ua
Ea C e n Ra Ra 1 1 RL RL
理想情况下，Ra、RL、Ф均为常数，输出电压与转 速成正比变化。取不同的RL值，可得一组直线输出特性 ，如图8-2（ａ）所示。当RL=∞时，为空载时的输出特 性；RL减小，输出特性曲线的斜率减小，输出电压降低 。
电机控制技术
——分析控制电机在雷达天线 系统中的应用
分析控制电机在雷达天线系统中的应用
8.1 测速发电机 测速发电机在电力拖动系统中用来测量转速，它可 以把机械转速信号变换成对应的电压信号，反馈到控制 系统，实现对转速的调节和控制。可分为直流测速发电 机和交流测速发电机两大类。 一、直流测速发电机 直流测速发电机是一种测速元件，它把转速信号转 换成直流电压信号输出。直流测速发电机广泛地应用于 自动控制、测量技术和计算机技术等装置中。在恒速控 制系统中，测量旋转装置的转速，向控制电路提供与转 速成正比的信号电压作为反馈信号，以调节速度。
分析控制电机在雷达天线系统中的应用
直流测速发电机可分为电磁式和永磁式两种。电磁 式励磁绕组接成他励，由独立的直流电源供电。电磁式 励磁绕组的电阻受电机工作温度的影响要发生变化，会 引起测量误差。永磁式采用矫顽力高的磁钢制成磁极。 由于永磁式不需另加励磁电源，也不因励磁绕组温度变 化而影响输出电压，故应用较广。 但永磁材料价格昂贵 ，并且在受到机械振动影响时，可能会引起退磁。