[发明专利]一种雷达伺服系统等效模型的建立方法

说明书

技术领域

本发明属于系统仿真领域，涉及一种对雷达角度跟踪伺服系统功能特性及性能指标进行等效模拟的仿真模型建立方法。

现有技术

雷达伺服系统是靠误差工作的反馈闭环控制系统，误差经过变换、放大校正和功率放大后，控制执行元件带动伺服机械传动装置，驱动天线朝减小误差的方向转动，直至天线对准目标。雷达伺服系统属于高精度的伺服系统，是精密跟踪雷达的重要组成部分，其性能的好坏将直接影响雷达的角度跟踪精度，因此通常设计成由电流回路、速度回路和位置回路组成的三环二阶无静差系统，要求具有快速响应特性、高跟踪精度和宽调速范围的性能指标。

目前，在雷达伺服系统设计中，完成了伺服系统方案设计的设计者往往希望在伺服系统建造之前能够预测系统的性能，并对系统设计参数进行检验，以实现系统设计的优化，从而减少系统调试阶段的盲目性，加快系统的调试进度。为此设计者通常利用数字仿真技术，采用计算机数值计算的方法建立伺服系统控制对象的数学模型，通过选择不同形式和参数的校正环节，计算伺服系统的输出特性，以检验伺服系统设计参数是否合理及是否满足系统性能指标。在进行这种基于伺服系统设计优化目的的数字仿真时，首先要了解被控对象的特点和对伺服系统的具体要求，制定伺服系统的实现方案，包括主要元部件种类、联结和控制方式、电源指标要求以及校正补偿装置的考虑等，然后建立组成伺服系统的各控制回路的数学模型（即传递函数），最后利用伺服系统仿真软件，例如通常采用MATLAB软件（美国Mathworks公司推出的、用于科学工程数值计算和图形处理的交互式仿真工具软件，其提供的工具箱中有针对控制系统而设计的、具有动态建模、仿真及综合分析功能的软件包），对伺服系统进行仿真和性能分析，从而通过改变控制器的形式和参数，使伺服系统的性能达到最佳。

但是这种用于伺服系统设计优化目的的仿真方法并不适合雷达系统数字仿真器研制需求，这是因为用于伺服系统设计优化的仿真需要针对伺服系统设计方案，对组成伺服系统的三级控制回路（电流回路、速度回路和位置回路）逐级建立各回路的传递函数（即数学模型），并以此构建整个伺服系统的传递函数，然后利用伺服系统的传递函数来仿真计算伺服系统的开环频率特性、闭环频率特性、闭环阶跃响应特性，从而实现对伺服系统性能的分析评估。而在雷达系统数字仿真器中，对雷达伺服系统的仿真主要在指定伺服系统关键性能指标下的系统控制功能的仿真，而且在雷达系统数字仿真器研制过程中往往并不具备实现对伺服系统进行性能仿真的条件，因为没有伺服系统的设计方案就无法建立伺服系统的传递函数，所以需要一种对雷达伺服系统功能特性及性能指标进行等效模拟的仿真模型。

发明内容

本发明的目的是：利用数字滤波技术将雷达伺服系统近似等效为一个具有无限长脉冲响应的IIR递归滤波器，实现对雷达伺服系统主要性能和功能的仿真。本发明可用于雷达系统数字仿真器。

本发明的技术方案是：提供了一种对雷达角度跟踪伺服系统功能及性能特性进行等效模拟的仿真模型建立方法，该方法主要针对雷达伺服系统的稳定性、过渡过程品质及动态响应能力等技术指标，将伺服系统视作是一个单位脉冲响应无限长的线性时不变系统，利用数字滤波技术将雷达伺服系统近似等效为一个具有无限长脉冲响应的IIR递归滤波器。

雷达伺服系统是靠误差工作的反馈闭环控制系统，其主要性能指标包括：稳定裕度、伺服带宽、过渡过程品质和跟踪精度。雷达伺服系统通常设计成Ⅰ型系统或Ⅱ型系统。Ⅰ型系统的结构特点是系统的正向通道包含1个积分环节，它的典型开环传递函数的形式为：