[发明专利]雷达伺服跟踪系统数字控制器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种雷达伺服跟踪系统数字控制器及其控制方法。

背景技术

现有的雷达跟踪系统控制主要分为模拟控制和数字控制器，其中，小型化的雷达伺服系统由于结构紧凑，导致伺服系统在传统的模拟电路控制下，系统的非线性、去藕性能等都无法满足要求。因此，无法通过模拟控制电路提高伺服跟踪系统性能。

而针对数字控制的公开发表的论文，通过检索发现只有以下几种：《基于复合控制的雷达导引头伺服系统设计》，《H_∞控制理论在雷达导引头伺服系统设计中的应用》，《基于DSP的Fuzzy-PID控制在雷达导引头伺服系统中的应用》等，由此可以知道，市面上公开的雷达伺服系统控制器主要有PID与其他控制的复合控制、模拟控制以及H_∞等高级控制器，通过文献内容也可以看出，这些控制器都是处于理论研究阶段，并没有对其去藕性能和非线性作论述。

根据《自动控制理论》书籍中可以知道，数字控制器的算法主要有PID控制器、模拟控制、自适应控制、智能控制、神经网络控制等，这些控制器都是通过设计提高系统的稳定性，保证系统的稳定预度，对系统的去藕能力以及非线性的克服抑制并没有提到。

通过检索，大部分专利都是关于数字控制器的，并没有提到应用到哪种系统，而且控制器的实现形式和本专利也完全不一样，重要的是这些检索到的专利中都没有对系统的去藕性能和非线性的提高和改善进行阐述和说明。如《应用于串励电机的数字控制器》，《一种舵机数字控制器》，《一种无刷直流电机数字控制器》，《基于IIR滤波器的数字核脉冲信号高斯成形方法》，《路灯控制系统及其数字控制器》等，它们不是针对特殊电机就是针对其他机构，数字控制器的算法与本专利也完全不一样，重要的它们并没有对系统的去藕性能和非线性的克服进行阐述和论证。

发明内容

本发明提供一种雷达伺服跟踪系统数字控制器及其控制方法，保证雷达跟踪系统的稳定的前提下，提高了跟踪系统的去藕性能，克服了系统的非线性。

为了达到上述目的，本发明提供一种雷达伺服跟踪系统数字控制器，包含：电性连接伺服机构的FPGA模块，以及通过数据总线连接FPGA模块的DSP模块；

所述的FPGA模块包含：

转换模块，将位置输入信号U_i转换成数字量输出；

高精度A/D转换器，其输入端电性连接伺服机构的输出端，将伺服机构的速度反馈信号U_f转换成数字量输出；

减法器，其输入端电性连接转换模块和高精度A/D转换器的输出端，对位置输入信号U_i和速度反馈信号U_f进行数字信号求差，求差的结果作为DSP模块中数字控制器的输入；

高精度D/A转换器，其输入端通过数据总线连接DSP模块的输出端，其输出端电性连接伺服机构，将DSP模块输出的数字控制信号转换为模拟信号输出给伺服机构；

所述的DSP模块包含：

第一0阶保持器，其输入端通过数据总线连接减法器的输出端，对数字控制器进行离散化处理；

算法控制模块，其输入端电性连接第一0阶保持器的输出端，实现数字控制器的差分方程算法；

第二0阶保持器，其输入端电性连接算法控制模块的输出端，其输出端通过数据总线连接FPGA模块中的高精度D/A转换器。

所述的转换模块、高精度A/D转换器、减法器、第一0阶保持器、算法控制模块、第二0阶保持器、高精度D/A转换器和伺服机构共同组成一个负反馈闭环系统。

本发明还提供一种雷达伺服跟踪系统数字控制器的控制方法，包含以下步骤：

步骤S1、FPGA模块中的高精度A/D转换器将伺服机构的速度反馈信号U_f转换成数字量；

步骤S2、FPGA模块中的转换模块将位置输入信号U_i转换成数字量；

步骤S3、FPGA模块中的减法器对位置输入信号U_i和速度反馈信号U_f进行数字信号求差，将求差结果通过数据总线传输给DSP模块；

步骤S4、DSP模块实现数字控制器的差分方程算法，将运算值通过数据总线传输给FPGA模块；

步骤S5、FPGA模块中的高精度D/A转换器将DSP模块输出的数字控制信号转换为模拟信号输出给伺服机构。

所述的步骤S4中，DSP模块实现数字控制器的差分方程算法还包含以下步骤：

步骤S401、仿真得到雷达伺服跟踪系统的三阶模拟控制器：