车载雷达阵面举升装置的位置误差

[摘 要]随着科技进步车载雷达技术不断进步与完善，有必要做好相关研究工作，确保汽车舒适度与行驶安全。因此本文中笔者查阅众多文献资料，结合实际工作经验，将车载雷达阵面举升装置作为本次研究对象，在原有研究方法的基础上，分析阵面举升装置位置误差产生的原因，给出提高举升装置位置精确度的措施，促进车载雷达性能的提高。

[关键词]车载雷达；阵面举升装置；误差分析；应对措施

中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0010-01

引言

现代车载雷达性能不断提升，有力的促进车辆性能的完善，但实际应用中发现车载雷达阵面举升装置位置误差频发出现，影响到车载雷达天线阵面的工作位置，对信息获取准确性与快速性造成影响。本文中分析驱动机构的同步误差与执行机构的位置误差产生的原因，给出具体的应对措施。

1、阵面举升装置原理

车载雷达阵面举升装置主要由驱动机构与执行机构组合而成，共同完成对天线阵面的举升动作。车载雷达阵面举升装置结构简图如图1所示，因阵面举升装置为左右对称机构，故在图中省略了部分标注[1]。

构件AB为执行机构中的连架杆；构件CDE为举升臂；构件BC为过渡架；图中EF表示为丝杠螺母机构。车载雷达阵面举升装置在举升工况下的运动过程为：通过伺服电机驱动齿轮带动螺母转动，螺母转动驱使丝杠移动，左右两根丝杠与执行机构中的举升臂构件铰接，从而推动执行机构运动，完成将天线阵面举升至工作位置的任务[2]。在举升工况中，驱动机构通过推顶执行机构中的举升臂构件，驱动执行机构完成天线阵面的举升动作，因此驱动机构和执行机构共同作用影响车载雷达阵面举升装置的位置误差。

2、阵面举升驱动机构的同步误差分析

由于驱动机构通过举升臂将动力传递到执行机构，故其对举升装置位置误差的影响通过举升臂来传递，因此首先研究驱动机构的同步误差对举升臂构件位置变化的影响。

驱动机构同步误差是指由于丝杠综合误差的存在，驱动机构在传动过程中左右丝杠的位移量的不同。丝杠螺母机构在使用过程中产生的误差主要是周期误差和螺距累积误差[3]。周期误差是以一个螺距为周期随着丝杠螺母机构的传动重复出现的系统误差，受径向圆跳动误差、同轴度误差、轴向跳动误差等误差的共同影响。丝杠螺母机构使用误差的衡量值，综合误差等于周期误差Δl与螺距累积误差ΔtΣ之和，即ΔlΣ=ΔtΣ+Δl（1）

通过驱动机构已知的几何关系，可以分析得到举升臂的方位角与丝杠位移量的关系，由于驱动机构为左右对称机构，运动形式一致，故取单边作为研究对象建立分析模型，如图2所示。

3、阵面举升装置位置误差仿真分析

3.1 位置误差

阵面举升装置的位置误差，主要受驱动机构和执行机构共同影响产生。驱动机构直接与举升臂相连，因驱动机构的同步误差会对举升机构的方位角β1产生影响，而举升机构的方位角将作为求解执行机构位置误差表达式的输入参数，故驱动机构间接对举升装置的位置误差造成影响；而执行机构直接影响阵面举升装置的位置误差，即将执行机构的位置误差作为举升机构的位置误差。为了方便分析阵面举升装置的位置误差，将B、C两点的位置误差等效至同一点进行分析。如图3所示，执行机构的位置误差通过向量合成，将B点的位置误差传递到C点，从而得到阵面举升装置的位置误差[4]。

B、C两点的相对位置误差向量为

BC=AC-AB（2）

阵面举升装置沿X轴方向的位置误差为

ΔX1=ΔE1-ΔE3（3）

阵面举升装置沿Y轴方向的位置误差为

ΔY1'=ΔE2-ΔE4（4）

式中，ΔE1为过渡架C点的X轴位置误差值；ΔE2为Y轴的位置误差值；ΔE3为B点的X轴位置误差值；ΔE4为Y轴的位置误差值。

3.2 仿真分析

通过对驱动机构的同步误差及执行机构的位置误差的分析，建立了阵面举升装置的位置误差数学模型。将加工图纸和装配图纸中的参数带入到MATLAB仿真计算软件中，利用MATLAB中所编辑的程序进行求解，得到相应的仿真曲线。

如图4所示，从整体曲线图中可以看出，在举升工况中，随着丝杠的逐渐伸长，阵面举升装置的位置误差呈逐渐增大的变化趋势。

3.3 主要参数影响

由位置误差表达式可知，阵面举升装置的位置误差受输入参数误差和结构参数误差的影响[5]。其中易知，当输入参数误差越大，即Δβ1越大时，阵面举升装置的位置误差越大；而对于结构参数误差Δl1、Δl2、Δl3、Δl0来说，通过将其各自的误差值按10%递增进行计算和分析，可得到，当理论上互相平行的两杆的误差值相差越大时，举升装置的位置误差也越大；当Δl1和Δl2、Δl3和Δl0之间的值相差越大时，举升装置的位置误差就越大。根据以上结论，可在设计时控制各杆件的公差，以达到减小其对举升装置位置误差的影响的目的。

4、结语

本文中我们通过对驱动机构和执行机构的分析，建立了阵面举升装置的位置误差数学模型，提出了一种阵面举升装置的位置误差分析方法；通过仿真计算，得到阵面举升装置的位置误差，并分析了主要参数对位置误差的影响，为阵面举升装置的位置精度设计和控制提供了理论依据。

参考文献

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[2] 胡永兵；张钧鹏.基于机电式四点自动调平系统的数学建模[J].科技与企业.2014（20）：45.

[3] 鄢华林；李亚南；袁威；赵瑞；周超.基于NIPCI-6221高精度液压调平试验系统的实现[J].机床与液压.2013（19）：20.

[4] 郑胜强；马振利；吕琳.基于3D模型的运加油车辆纵向稳定性校核[J].后勤工程学院学报.2009（06）：112.

[5] 张增太；房景仕.雷达半挂汽车列车机动运输设计中的若干性能参数分析[J].电子机械工程.2009（03）：87.