凌帅

摘 要：车载雷达作为重要的军用设备，其自身的适用性和耐用性十分重要。由此，本文就以车载雷达天线同步举升系统仿真研究为题进行研究，希望对我国车载雷达的发展提供一定的帮助。

关键词：车载雷达;举升系统;交叉耦合控制

随着现代战争的升级和国防要求的提高，传统的雷达已经难以满足日益激烈的战争要求，具备高机动性和高作战性能的雷达才是现代战争中必备的利器。车载雷达本身的高机动性和不俗的跟踪识别能力，就可以满足现阶段军事和国防需求。

现阶段，我国的车载雷达已经达到了较高的技术水平，但是在天线举升系统上，还是存在一定的缺陷。其一就是同步控制这一难题的阻碍，另外就是装置本身的强度不足，容易发生形变等情况，这些都会影响到我国车载雷达的性能。

1 车载雷达天线同步举升系统的基本原理

1.1 车载雷达液压系统工作要求

军用车载雷达相对普通车载雷达在性能和耐用性上要严格不少，具体来说军用车载雷达需要满足以下要求。首先，车载雷达液压系统的需要满足每分钟14升的额定流量，所用的液压油最下不得低于NAS7级，液压油在工作过程中需低于80℃。其次，举升油缸的运动速度需要大于每秒1.5cm，满足10Mpa的额定工作压力，油缸的举升力还要大于15千牛。最后，车载雷达在进行驾撤动作的過程中，需要在3分钟内完成，驾撤的过程中还要保障过程的平稳和较小的误差。此外，由于车载雷达需要长期的野外作业，所以其本身还要具备良好的抗腐蚀性和防水、耐热等功能。

1.2 车载雷达液压系统组成及工作原理

通过图1我们可以看到，车载雷达液压系统的组成主要是由液压泵组、液压缸、控制阀组等诸多部件组成的。其中液压泵组是由两个泵组成的，齿轮泵负责日常工作，手动泵起到紧急工作的作用。液压系统中液压缸采用了口径较大的缸体，能够为液压系统提供较大的举升力，并且在雷达天线架设完毕后，液压系统中的锁紧缸还会锁死，以保障雷达天线的工作平稳。最后，通过图片我们可以看到，该套系统中存在较多的控制阀，这些控制阀都可以实现独特的作用，例如平衡阀可以实现稳定雷达天线的下降情况;管路防破阀可以起到防止油管破裂的作用，减少事故发生的作用。

2 车载雷达天线同步举升系统分析

2.1 建立相关数学模型

首先根据该系统中输入电流信号的特性，我们可以得出以下公式：

该公式表示了电流和换向阀位移的关系，其中ωsv表示换向阀的频率，ζsv表示阻尼比的大小。

2.1.1 建立阀控非对称缸数学模型

首先我们已知液压系统比例阀的线性化流量方程为：

我们将比例阀的流量方程拉普拉斯变换后可以得到以下公式：

上述公式中，Kq表示为比例阀的流量增益，Kc则表示为比例阀的压力系数。此外，我们综合考虑了液压缸的工作过程，认识到有可能因为各种原因导致流量的不对等，故而对负载流量进行了定义，定义得到的公式为：

上述公式中q1、q2分别表示液压缸进油腔的流量，以及回油腔流出的流量。其中Ap表示为液压缸的活塞面积;xp表示活塞的位移;Cip和Cep分别表示缸内和缸外的泄漏系数;βe表示为弹性模量;V1和V2分别表示进油和回油的容积。

上述的两个公式，表示液压缸的容积公式，该公式中V01和V02分别代表进油腔和出油腔的原始容积。

通过上述公式我们可以得到下述的方程式：

上述方程为流量延续性方程，该方程中Ctp表示总泄漏的系数。通过对该方程的拉普拉斯变换，我们可以得到下述方程：

上述方程表示液压缸输出和负载力的平衡方程。该方程中mt表示活塞的总质量;Bp表示为粘性的阻尼系数;K表示为刚度系数;FL表示为负载力。通过对该公式的拉普拉斯变换，我们可以得到下述公式：

随后我们对上述该公式进行联合，可以得到液压缸的活塞杆产生的总输出位移：

上述公式中，ωh表示为液压的固有频率;ζh表示为液压的阻尼比系数。最终我们可以得到液压系统的开环传递函数为：

通过上述公式，我们可以将液压系统看做一个串联系统，该系统有一个积分环节和一个振荡环节组成，液压系统的阻尼也会因为工作位置的变化而出现相应的变动。

2.2 控制策略分析

通过上述公式分析和论证，我们可以看到，液压同步闭环控制系统可以有多种控制方式，包括同等控制、主从控制和耦合控制。每一种控制方式都有自身的特点，同等控制主要可以在液压系统的启动和停止阶段起到较好的作用;主从控制主要具有相较同等控制更好的精度，而耦合控制的精度则要更高于主从控制，所以，该系统选择交叉耦合控制。

3 车载雷达仿真运行及结果分析

3.1 建立仿真模型

本文建立仿真模型，主要是利用AMESim和Simulink这两款仿真模型工具建立，即利用AMESim建立二级液压举升油缸的模型，再利用Simulink建立控制部分的模型，随后对这两个进行联合仿真，以保障建立的模型更符合现实情况，数据更加精准。

系统中核心部件和其具体参数设置如下所示：每分钟1400转的恒压泵，排量为每转11毫升;压强为18的溢流阀;额定电流为40毫安的比例阀，比例阀的频率为80赫兹，阻尼系数为0.8;二级举升油缸一级和二级的活塞直径分别为11cm和8cm，活塞杆的直径分别为9.5cm和7cm，形成分别为8.7cm和9.1cm。该系统采用了交叉耦合的控制方式。

3.2 系统仿真模型的结果分析

具体的结果我们可以看图3和图4，其中图3是不存在偏差情况下的升油缸位移曲线图，其中升油缸两边的负载都是15千牛，最大的位移数值不超过的0.3cm，具有良好的同步性能。其中图4表示在有偏差情况下的工作情况，其中升油缸的两边一个15千牛一个18千牛，总的偏差值不超过0.5cm。综上所述，该系统可以满足使用和设计需求。

4 结语

综上所述，通过前文的论证和后续的分析，我们基本介绍了车载雷达的同步举升系统和液压系统，并根据模型和公式进行分析和探讨，通过分析我们可以导出，该数据模型可以起到良好的模拟效果，并且证明了交叉耦合控制系统具备较高的精准度和实用性，可以满足设计要求和实际需要。