浅谈柴油发电机雷达天线的状态反馈控制系统的设计及仿真

摘要：对民航地空通信普遍使用雷达天线驱动控制进行一种建模，使用Simulink建立系统模型的方法实现对系统的仿真。在特定情况下采用柴油发电机控制使其雷达天线转速达到一定标准。该文主要对其建模及仿真做一定研究。

关键词：Simulink；仿真；天线转速

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)12-2874-06

雷达监控作为空中交通管制中运用最直接和最重要的地空通讯监视资源，对民航运输的安全、快捷和高效起到举足轻重的作用。目前由于全国电力紧张而导致市电供应不足或市电电压不够，因此柴油发电机在日常生活的各个方面得到了越来越广泛的应用，用柴油发电机去控制雷达天线的运转是一个在紧急情况下对系统保证安全的一个重要课题。

雷达正常工作必须有天线一定的转速作为保证。这对电动机转子的旋转速度变化非常敏感，因此需要设计一个控制系统去驱动的电动机而好控制天线的转速，使之具有优良的性能，从而能应用到实际作为铺垫。其具体设计步骤如图1所示：

(5)

根据罗斯-霍尔沃茨定理，当

-0.008< K

该闭环系统稳定。由（2.5）式知，当K取最大值时，系统的稳态跟踪误差最小，最小的稳态跟踪误差为15%，这将不满足系统性能指标①的要求。这时，如果继续增大K的值，该闭环系统将不稳定，系统阶跃响应将出现振荡。因此，需要考虑设计状态反馈控制器。

这样就使增益Kpot有效地作用于闭环传递函数，从而使直流增益等于1。这时，输出变量ωo跟踪代表1°/sec的单位阶跃输入，即输出变量产生1°/sec的稳态输出响应。

最后，用Matlab程序画出系统闭环阶跃响应曲线图，如图6所示。

Matlab源程序如下：

f=1;J=1;Km=10;Kb=0.62;Lt=0.2+0.1;

Rt=1+1;Kt=1;Kg=100;Rf=1;Lf=0.1;

A=[-f/J Km/J 0;-Kb/Lt -Rt/Lt Kg/Lt;0 0 -Rf/Lf];

B=[0;0;1/Lf];C=[1 0 0];D=[0];

P=[-50,-4+3j,-4-3j];

H=acker(A,B,P)

[num,den]=ss2tf(A-B*H,B,C,D);

Kpot=num(4)/den(4);

t=[0:0.05:2];

[y,x,t]=step(A-B*H,B/Kpot,C,D,1,t);

plot(t,x(:,1),t,x(:,2),’--’,t,x(:,3),’-.’),grid

xlabel(’Time(sec)’),ylabel(’State variables’)

legend(’-’,’wo’,’--’,’ia’,’-.’,’if’,-1)

通过对柴油发电机雷达天线系统建模分析，实现对系统的状态空间描述，并基于该状态空间描述采用极点配置法设计出了状态反馈控制器，使系统满足了各项性能指标的要求。最后用Matlab程序仿真和Simulink模型仿真两种方法对设计结果进行了一定验证。

[1] Robert H.Bishop.Modern Control System Analysis and Design Using MATLAB and Simulink[M].北京:清华大学出版社,2003.

[2]郑大钟.线性系统理论[M].2版.北京:清华大学出版社,2002.

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