CZ-08DF型机载雷达天线稳定平台的研究与开发

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合成孔径雷达是能在极低能见度的气象条件下获取与传统光学摄影相近似高分辨率图像的雷达,已应用于敌营阵地侦查、自然灾害勘察等多个领域。但获得清晰图像的必要条件是雷达天线在侦查区域内保持匀速直线运动,然而工作过程中雷达天线在气流扰动下会持续偏离原来的工作位置,造成雷达天线生成的画面模糊。机载雷达天线稳定平台是隔离天线抖动,保持雷达天线工作稳定且成像清晰的装置。在稳定平台的机械加工工艺和装配组合满足技术要求的前提下,通过电机的优化控制算法进一步提高稳定平台的稳定精度。本文以CZ-08DF型机载雷达天线稳定平台为研究对象,针对PID控制策略的缺陷,提出一种改进的PID神经元网络控制策略。分析了CZ-08DF型机载雷达天线稳定平台的框架结构和工作机理,研究了稳定平台受到的多种干扰因素。通过平台系统坐标系,和坐标转换矩阵,确定了角速度扰动隔离条件,分析得到稳定平台上实际需要补偿的角速度量。对稳定平台系统中的直流伺服电机、PWM电路、惯性元件分别进行数学建模,分析了系统的数学模型,设计了数字速度环和数字位置环的双环控制。分析了PID控制和神经元网络理论,研究了PID神经元网络的结构、正向算法、反向传播算法和网络连接权重初值。对神经网络误差反向传播算法的不足,提出了一种改进的PID神经元网络控制,在原有算法的基础上,增加动量项、自适应学习率,以及激励函数的改进办法。对CZ-08DF型机载雷达天线稳定平台控制系统作了模型简化,由电机参数得出具体传递函数。基于MATLAB软件对PID控制器和改进的PID神经元网络控制器在阶跃响应、扰动抑制能力两方面模拟对比验证,改进的PID神经元网络控制算法对雷达天线的扰动抑制表现更出色,稳定平台的稳定精度更高,雷达天线成像更清晰。
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