文 献 综 述
一．选题背景
雷达天线伺服系统是用来控制天线，使之准确地自动跟踪空中目标的方向，用来精准地跟随或复现某个过程的反馈控制系统，又称为随动系统。随着雷达技术的发展，这项技术被越来越多的应用于航空、航天、军事作战等方方面面，而这不仅对于雷达的追踪效果有了更为苛刻的要求，对于雷达天线伺服系统的自动化水平也有了更高的要求。且随着计算软件及仿真技术的不断改进, 出现了许多新型的计算机仿真工具,改善和替代了传统的模拟或实物仿真方法。而雷达伺服系统作为一个大型而复杂的机电综合系统, 仿真是其重要环节。而利用Matlab/Simulink 软件进行系统的仿真以及控制效果的分析，更加便于了解该系统的动态特性，方便得到系统的时间响应曲线和诸如根轨迹、幅相频率特性、对数频率特性等幅频域曲线，并且可以简单快捷的改变系统的参数，达到仿真调试的目的[1]。
雷达天线伺服控制系统的目的是通过采取各种控制策略，快速准确高效自动的追踪目标，使天线的机械轴能够随着目标的移动而移动，并可以长期稳定的进行工作，因此，在Matlab/Simulink 软件平台上进行仿真分析是十分必要的。
- 研究现状
传统的伺服系统设计建立在设计人员的工程经验和经典理论计算基础之上，缺乏系统的理论指导，往往在出现问题后不能对现有系统作出全面的分析从而发现问题的本质。随着各种计算机仿真技术的发展，以及对于雷达技术越来越高的要求，在雷达信号处理系统中, 系统仿真占有越来越重要的地位，雷达信号处理国家重点实验室已经在Candence 公司的SPW(Signal Processing Worksystem)平台上开发了丰富的雷达系统仿真模型库, 并在此基础上对部分雷达系统进行建模仿真, 取得了一定的成绩。但是由于SPW 软件比较昂贵,在此平台上进行雷达系统的建模仿真投入大, 因而在各高校和科研院所的普及程度不高, 这就增加了推广雷达系统仿真模型库的难度。与SPW 相比, Mathworks 公司的Matlab 应用非常广泛。在目前的科研工作中Matlab 已经成为一种非常重要的工具, 其信号处理、自动控制、神经网络等工具包是重要的补充。Simulink 是Matlab 的可视化仿真环境, 其可利用资源丰富, 图形输出界面方便。基于Matlab/ Simulink 进行雷达系统仿真具有操作方便、成本低、易于推广等优点。
经过Matlab/ Simulink软件平台上的仿真, 能够确保产品在高层次上的设计正确性。利用系统仿真这一方法, 可以找出系统各参数的最佳值来保证所设计的产品获得最佳性能。不仅如此, 还可以利用仿真对雷达系统的各项性能进行评估[2-5]。因此，在Matlab/ Simulink软件平台上进行雷达天线伺服系统的仿真研究是十分重要的。
- 伺服系统的概述
伺服系统是一种能够跟踪输入指令信号进行动作，从而而获得精确的位置速度以及动力输出的自动控制系统[6]。伺服系统是跟踪雷达的主要组成部分，伺服系统精度直接影响到雷达的跟踪精度。随着电力电子技术、传感器技术、电机控制技术的不断发展，以及高性能数字信号处理器技术的不断进步，雷达伺服驱动正在由直流向交流方向发展，伺服控制系统逐渐由模拟控制系统向数字控制系统发展，先进的控制理论也被应用于伺服系统中，这些都为高性能雷达伺服控制系统的开发奠定了基础。机械扫描雷达在跟踪目标的过程中，用俯仰电机和方位电机控制雷达天线转动，调整天线指向目标[7]。在其他领域伺服系统也有很多的应用，比如伺服压力机在材料加工中发挥着越来越重要的作用，特别是对冲压设备有高效性、精密性和柔性化要求的领域，例如汽车制造、航空航天等行业[8]。
- 雷达天线伺服系统的组成
精密测量雷达伺服系统, 通常含有典型的3个闭环反馈控制回路, 且具有高测量精度与高动态性能要求的特点。伺服系统主要由结构、电路和系统控制校正三部分组成，分为方位控制和俯仰控制两部分。其中，每个控制回路又由以下部分组成：传感器信号处理电路、校正网络电路、接口电路、功放电路、控制电机、测速装置、测角装置等组成[9]。
其中，控制电机为伺服系统运动的驱动器，传感器提供天线运动的角位置及角速度信息。伺服系统应具有这三个功能：视线预置功能：在规定的时间内，在信息处理机的控制下将视线调转到规定的方向上，并达到规定的精度要求；视线跟踪：与信息处理机闭合，驱动天线完成对目标的精确跟踪；视线解耦：消除外界扰动，尽量减小外界扰动对视线角速率测量带来的误差[10]。
- 雷达天线伺服系统的建模组成
雷达天线伺服控制系统用于进行天线的控制，伺服系统可分为两套完全相同的伺服控制系统，分别控制天线的方向角和高低角的位置。而驱动天线进行机械运动的为控制电机，传感器能够捕捉到天线的运动信息并进行信息的反馈，而后进行天线的追踪误差修正，电机再次带动天线机械运动进行目标的精确追踪。
