book6模拟引导系统讲述.docVIP

PAGE  PAGE 143 第六章 模拟引导系统 由ACU、ADS、测角元件（自整角机、旋转变压器）等构成的模拟位置随动系统，在雷达伺服系统中获得广泛应用。以前伺服系统中的位置手轮控制、角度显示、模拟引导及反引导等许多功能大多采用这种随动系统。它的主要特点是：简单可靠、技术成熟、易于维护，但每次标校、调整困难，所以随着微计算机的应用，正在逐步的被位置增量手控、数字角度显示、数字引导等所代替，但考虑到新老设备交替中接口的困难，所以今天伺服系统中仍保留模拟引导及反引导位置随动系统。 上面各章曾对ACU、ADS等作了详细的叙述，本章只介绍一下测角元件及其相应部件构成的双通道位置随动系统工作原理，其它内容不再一一叙述。 6.1测角元件 6.1.1自整角机 自整角机是目前雷达中最常见的元件之一。它不仅可用来组成比较元件,而且还广泛用???传递角度数据。它和一般小型电机是很相似的,也是由一个定子和一个转子构成。在转子上绕有一个单相激磁绕组,绕组的接线端通过滑环和电刷引出。在定子上绕有三相整步绕组,一般接为Y形，如图6-1所示。 图6-1 自整角机的绕组接线图 自整角机分为两大类型：一类称为力矩式自整角机,一类称为控制式自整角机。前者功率容量较大,能输出一定的机械转矩,通常用作数据传递元件,传送角度数据；许多雷达中的角度度盘显示就是由其构成。后一种则用作控制系统中的比较元件。以下仅说明后一种的工作原理。 在利用自整角机作为比较元件时,用到两个自整角机,一个是控制式自整角发送机KF,另一个是自整角变压器KB。两者的基本结构相同。 图6-2所示是由自整角发送机和变压器组成的比较元件的线路图。由图可见,其中只有发送机的单相绕组（激磁绕组）加有激磁电压,而变压器的单相绕组(输出绕组),则用来输出误差电压。它们的转子转轴分别与系统的输入轴(手轮)和输出轴(天线转轴)相联。应当注意,两个转子的零位起算点规定的不一样:若发送机以转子绕组轴线与定子第一相绕组轴线相重合时为零位置,在变压器中,则以转子绕组轴线与定子第一相绕组轴线成时为零位置。换句话说,在“协调状态时”,两个转子相差,变压器输出误差电压为零。 图6-2 自整角机比较元件 若输入轴自零位置处偏开一角度,而输出轴自零位置处偏开的角度为,则变压器的输出绕组将输出一交流误差电压： 这个电压的幅值将随失调角而变,而它的角频率?则和激磁电源的角频率相同。这个电压作为系统的误差电压信号加在后级控制器中,使之产生一定的较正力矩,拖动输出轴转动,直至时为止。 以下进一步研究误差电压的幅值和失调角?的关系。 如果在发送机KF的激磁绕组两端加上一交流激磁电压,这个绕组中就会产生一交流脉动磁通。在这个磁通的作用下,如图6-3所示,在发送机和变压器中都将建立起一空间合成磁势：Ff和Fb。如果发送机和变压器的磁路结构完全一样,则这两个磁势大小相同,但方向相反（都以各自的定子第一组绕组轴线为基准）。我们知道,磁势Ff在空间与激磁磁通反相,因此当手轮转动一角,也随之转动一角时,Ff将亦随之转动一角,它与定子第一相绕组轴线的夹角成为,磁势Ff与Fb反相,因此它和变压器定子第一相绕组轴线的夹角将为,也就是相对于第一相定子绕组轴线来说,Fb所转过的角度和所转过的角度（也就是手轮所转的角度）相同。如前所述,在起始协调位置时,变压器的转子绕组轴线和定子第一相绕组轴线相垂直。当手轮转动一角,磁势Fb亦随之转过一角时,如果天线带动变压器转子也正好转过一角（这相当,误差?=0）,则磁势Fb将保持和变压器的转子绕组相垂直,输出误差电压为零。如果天线的转角时,由图6-3中可看出,磁势Fb将不再和转子绕组轴线相垂直,从而感应一交流误差电压输出。 图6-3 自整角机比较元件的工作原理 图6-4 和Fb的关系 为了明显起见,将变压器端的磁势关系单独示于图6-4中。由图可见,磁势Fb中与变压器转子绕组轴线相平行的顺轴交链分量为 它在变压器转子绕组中感应出的交流误差电压的幅值为 其中为失调角时,也就是变压器的输出绕组和定子合成磁势Fb彼此平行时,交流误差电压的幅值（误差电压可能达到的最大幅值）。 图6-5 误差电压幅值和失调角的关系曲线 图6-5所示是根据式绘出的交流误差电压幅值与失调角?的关系曲线。从中可以看出 1）当时,为正值;时,为负值。这也就是说,在的区间内,当失调角?由正(输入轴导前输出轴)变为负(输入轴滞后于输出轴)或由负变为正时，交流误差信号的相位也将随之变化,如图6-6所示，若失调角?为正时，交流误差电压和某一固定相位的基准电压Ur(t)=UrCos?t同相,则当失调角?为负时,则与Ur反相； 2）当失调角为或时,误差电压幅值均为零。但这不会在随动系统引起所谓“假零点”。结合图6-2可看出,如