雷达天线阵面液压升降系统同步控制及仿真研究

　　0 引 言

　　随着液压传动技术在现代雷达天线车架设和撤收系统中的广泛应用,对雷达天线阵面液压升降系统的同步性能也提出了更高的要求。雷达天线阵面两侧液压升降系统动态特性的不一致,是升降系统不同步的重要因素。考虑应用液压比例控制技术来装备和改造现有系统,并利用AMESim和Simulink仿真软件对雷达天线阵面液压升降系统的同步协调控制特性进行相关仿真分析,为实际升降系统的同步控制提供参考^[1]。

　　1 现有液压升降系统工作原理及仿真分析

　　1.1 液压升降系统工作原理

　　天线阵面液压升降系统工作原理如图1所示,两侧升降装置的液压缸是完全独立的,只是共用一个电磁换向阀,为此,并简单地认为两侧的升降系统动态特性是一致的,不考虑其在升降过程中对同步性能的影响,这样很容易导致升降系统不同步,两侧升降系统动态特性的不一致,会导致天线阵面的倾斜,严重时设备不能使用。

　　1.2 液压升降系统仿真分析

　　对没有采取同步控制措施的左右两侧液压缸进行仿真分析,图2为采用AMESim仿真软件搭建的升降台液压系统仿真模型图。为了叙述方便,假定左侧液压缸为1#液压缸,右侧液压缸为2^#液压缸。仿真中模拟实际升降过程中液压缸所受负载不同以及液压缸所受内摩擦力的不同,把1^#液压缸的黏性摩擦系数设为5X10⁴N/m/s,负载设为2000N;而2^#液压缸的黏性摩擦系数设为1X10⁴N/m/s,负载设为1800N/m,图3为2个液压缸所受负载的曲线图。

　　图4和图5为2个液压缸的位移和速度仿真曲线图。从图中可以看出, 1^#液压缸的黏性摩擦系数比2#液压缸的黏性摩擦系数要大,反映在速度上也有所不同,受力大、黏性摩擦系数大的液压缸伸缩速度要慢些,另外,由于2个液压缸所受负载不同, 1^#液压缸的位移比2^#液压缸位移要小。图6为2个液压缸的位移差仿真曲线图。由于1^#液压缸的上升速度比2^#液压缸的上升速度要小,随着时间的增大, 2个液压缸的位移差也越来越大,在上升时间到达1s时, 2个液压缸的上升位移差达到7mm。也就是说,每上升1s,就有约7mm的误差,这样很容易导致天线阵面倾斜,严重时设备不能使用,因此有必要采取同步控制策略。

　　2 液压升降同步控制系统建模及仿真分析

　　2.1 液压升降同步控制系统模型

　　雷达天线阵面液压升降同步控制系统属于一种多执行元件的电液比例闭环同步控制系统,文中设计了一种二缸主从位置同步系统,把液压缸1作为主液压缸,液压缸2作为从液压缸。以液压缸1的输出y₁为理想输出,液压缸2的输出y₂受到控制来跟踪这一选定的理想输出,另外,为了减少从动液压缸的动作滞后,将速度信号引入同步系统中,应用微分环节进行补偿,这样可以提高其响应速度,减少两缸的位置误差,其原理如图7所示。