王興松

【摘 要】本文對伺服控制技術(shù)的工作原理進行了分析，并詳細介紹了DX系列中波發(fā)射機中使用的伺服控制系統(tǒng)，最后結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗介紹了伺服控制系統(tǒng)的維護經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】DX系列發(fā)射機 伺服控制技術(shù) 伺服控制系統(tǒng)

【中圖分類號】 G250.72【文獻標識碼】 A【文章編號】1672-5158（2013）07-0022-02

一、伺服控制系統(tǒng)的基本原理和組成

伺服系統(tǒng)就是用來控制被控對象的某種狀態(tài)，使其能自動地、連續(xù)地、準確地復(fù)現(xiàn)輸入信號的變化規(guī)律，而伺服控制技術(shù)指要求系統(tǒng)準確地跟蹤控制命令、實現(xiàn)理想運動控制的一種過程。伺服電機是伺服控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，伺服電機的工作過程實質(zhì)上是一個典型閉環(huán)反饋系統(tǒng)。

伺服控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。理想情況下，伺服控制系統(tǒng)的被控量和給定值任何時候都應(yīng)該相等，完全沒有誤差，而且不受干擾的影響，然而在實際系統(tǒng)中，由于機械部分質(zhì)量、慣量的存在以及電路中電感、電容的存在和能源功率的限制，運動部件的加速度不會很大，速度和位移不會瞬間變化，而要經(jīng)歷一段時間。因此，控制精度是衡量一個伺服控制系統(tǒng)技術(shù)水平的重要尺度，高質(zhì)量伺服控制系統(tǒng)在整個運行過程中，被控量對給定值的偏差應(yīng)該是很小的，比如，美國HARRIS公司DX-600型中波發(fā)射機伺服控制系統(tǒng)中調(diào)諧伺服驅(qū)動的電位器位置（也稱被控量）約為8. 26，而設(shè)定值（也稱給定值）約為8.35。

二、DX發(fā)射機并機網(wǎng)絡(luò)中的伺服控制系統(tǒng)

DX型中波發(fā)射機具有一大（大功率）、三高（高效率、高質(zhì)量、高穩(wěn)定）、三化（數(shù)字化、固態(tài)化、自動化）的特點，在我國發(fā)射臺站已經(jīng)獲得廣泛使用。在DX400型及以上大功率中波發(fā)射機中均使用了并機網(wǎng)絡(luò)，而伺服驅(qū)動系統(tǒng)是并機網(wǎng)絡(luò)中十分重要的組成部分，一般包括調(diào)諧伺服驅(qū)動系統(tǒng)和調(diào)載伺服驅(qū)動系統(tǒng)（如圖2所示）。下面主要以DX-600發(fā)射機的伺服控制系統(tǒng)進行介紹。

（一）伺服控制系統(tǒng)的作用

DX-600發(fā)射機伺服控制系統(tǒng)主要包括一塊伺服控制板，兩臺伺服馬達和兩個伺服電位器，它的主要作用是當(dāng)發(fā)射機處于N-0和N-1工作模式之間切換時，并機網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗必然會發(fā)生變化，而用于阻抗變換的 ？網(wǎng)絡(luò)（由調(diào)諧可調(diào)電容器、調(diào)載可調(diào)電容器和可調(diào)電感線圈組成）必須進行相應(yīng)的調(diào)整才能達到阻抗匹配的要求，伺服控制系統(tǒng)就是對 ？網(wǎng)絡(luò)中的調(diào)諧可調(diào)電容器和調(diào)載可調(diào)電容器進行相應(yīng)的調(diào)整來滿足阻抗匹配的要求。

調(diào)電容器實際位置的一個反饋環(huán)路。

如圖3所示，DX-600發(fā)射機使用了兩套伺服驅(qū)動系統(tǒng)，即調(diào)諧伺服驅(qū)動系統(tǒng)和調(diào)載伺服驅(qū)動系統(tǒng)。調(diào)諧伺服驅(qū)動系統(tǒng)用于調(diào)整 ？網(wǎng)絡(luò)輸入端的真空電容器C90的電容量，而調(diào)載伺服驅(qū)動系統(tǒng)用于調(diào)整 ？網(wǎng)絡(luò)輸出端的真空電容器C91A∥C91B的電容量。伺服驅(qū)動馬達是與伺服位置可調(diào)電位器相連接的，因此調(diào)整這個電位器可以準確地對調(diào)諧和調(diào)載的伺服位置進行預(yù)置。從伺服控制板上輸出的一個10V直流電壓作為伺服控制的基準電壓，根據(jù)調(diào)諧電位器和調(diào)載電位器的不同位置，對應(yīng)的不同分壓值返送回伺服控制板。

如圖4所示，調(diào)諧伺服和調(diào)載伺服的位置反饋電壓經(jīng)CCU接口板分別送至伺服控制板的J1-B23和J1-B22，經(jīng)過緩沖器U11后，對應(yīng)的調(diào)諧位置和調(diào)載位置可以分別在采樣點TP19和TP18進行測量。伺服位置反饋電壓加到一個誤差放大器上，與N-0和N-1工作模式下的基準電壓進行比較，經(jīng)過誤差運算電路后得到的這個比較器電壓對一個用于驅(qū)動調(diào)諧伺服馬達和調(diào)載伺服馬達的脈寬調(diào)制器再進行調(diào)制。

調(diào)諧伺服位置反饋電壓送至伺服控制板J1-B23經(jīng)過簡單的RC低通濾波電路，去除射頻干擾信號，再經(jīng)過緩沖器U11-1。誤差放大器U10-8將調(diào)諧位置電壓與通過基準電壓多路處理器的調(diào)諧N-0和調(diào)諧N-1基準電壓進行比較，在采樣點TP17端產(chǎn)生一個調(diào)諧驅(qū)動信號。該信號通路中，適當(dāng)調(diào)整R29（調(diào)諧跟蹤）可以防止調(diào)諧的擺動；適當(dāng)調(diào)整R41（調(diào)諧上限）和R49（調(diào)諧下限）可以改變窗口比較器上限閥值和下限閥值，以防止對調(diào)諧電容器調(diào)整過度。

調(diào)載伺服位置反饋電壓送至伺服控制板J1-B22經(jīng)過簡單的RC低通濾波電路，去除射頻干擾信號，再經(jīng)過緩沖器U11-8。誤差放大器U5-1將調(diào)載位置電壓與通過基準電壓多路處理器的調(diào)載N-0和調(diào)載N-1基準電壓進行比較，在采樣點TP24端產(chǎn)生一個調(diào)載驅(qū)動信號。該信號通路中，適當(dāng)調(diào)整R28（調(diào)載跟蹤）可以防止調(diào)載的擺動；適當(dāng)調(diào)整R48（調(diào)載上限）和R47（調(diào)載下限）可以改變窗口比較器上限閥值和下限閥值，以防止對調(diào)載電容器調(diào)整過度。

我臺DX-600發(fā)射機不同工作模式對應(yīng)調(diào)諧/調(diào)載的反饋位置、設(shè)定值如表1所示。伺服位置反饋電壓和設(shè)定的基準電壓進行比較后，發(fā)射機控制系統(tǒng)立即進行響應(yīng)，確定伺服馬達所需進行的工作狀態(tài)，不管當(dāng)前設(shè)置的位置在哪，它會用最快的速度用最少的搜巡次數(shù)給出馬達的調(diào)整位置，而不需要來回地搜巡。

在N-0和N-1工作模式下的調(diào)諧位置和調(diào)載位置還可由觸摸屏上發(fā)出遙控指令進行設(shè)置。伺服控制菜單是觸摸屏的一個子菜單，如圖5所示，它包括了伺服控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)和一些手動操作控制指令，發(fā)射機在運行過程中主要就是通過伺服控制菜單來觀察伺服控制系統(tǒng)的運行狀況。伺服控制菜單主要包括的控制功能：自動/手動調(diào)諧/調(diào)載、調(diào)諧升/降、調(diào)載升/降、慢速/快速調(diào)諧/調(diào)載以及故障復(fù)位，主要包括的狀態(tài)顯示：三個PB200單元的入射功率、三個PB200單元的工作模式（播出、脫機、測試）、調(diào)諧位置、調(diào)諧基準、調(diào)載位置、調(diào)載基準。

下面以手動調(diào)諧升/降為例，簡述DX-600發(fā)射機伺服控制系統(tǒng)的工作過程。進入觸摸屏的伺服控制子菜單，將“自動”操作方式切換為“手動”操作方式，此時可按調(diào)諧電容方框內(nèi)“升（RAISE）”或者“降（LOWER）”按鈕，將N10：159指令內(nèi)容寫入O9：1，在獲得總線的操作權(quán)限后，指令段內(nèi)容送至伺服控制板，通過伺服控制板的I/O EPLD（板上U23）送出執(zhí)行操作命令調(diào)諧升或者調(diào)諧降，調(diào)諧伺服馬達執(zhí)行相應(yīng)操作，調(diào)諧電位器調(diào)整的實時數(shù)據(jù)送至N10：77，通過移動指令送至N26：28到觸摸屏伺服控制子菜單“調(diào)諧位置”進行顯示。

三、維護經(jīng)驗

伺服控制系統(tǒng)是DX系列發(fā)射機并機網(wǎng)絡(luò)中非常關(guān)鍵的部位，也是日常檢修維護工作中的重點。伺服控制系統(tǒng)的檢修項目主要包括：⑴檢查。主要檢查皮帶輪是否松動、齒輪和傳動機構(gòu)是否緊固可靠，傳動皮帶是否有破損，用內(nèi)六角工具對傳動機構(gòu)的固定螺絲進行緊固，檢查兩個伺服電位器。⑵測試。定期測試伺服控制板上所有采樣點電壓，做好記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時進行分析調(diào)整；定期檢查伺服電源；發(fā)射機切換至N-1工作模式后，伺服控制板上一些關(guān)鍵點測試。⑶測溫。用紅外點溫計測試網(wǎng)絡(luò)中調(diào)諧電容器和調(diào)載電容器陶瓷部分的外殼溫度，測試網(wǎng)絡(luò)中各連接處的溫度。⑷清潔。用蘸有無水酒精的白布帶擦拭網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧電容器和調(diào)載電容器的陶瓷部分，用毛巾和毛刷清潔伺服傳動機構(gòu)。

對于伺服控制系統(tǒng)而言，常見的故障是調(diào)諧/調(diào)載伺服系統(tǒng)的傳動馬達異常或者傳動皮帶脫落、磨損，甚至斷裂。我臺曾經(jīng)發(fā)生調(diào)載伺服系統(tǒng)傳動皮帶嚴重磨損的安全隱患，幸虧檢修及時發(fā)現(xiàn)，沒有對安全播出造成影響。這類故障現(xiàn)象是：高功率開啟發(fā)射機，觸摸屏的伺服控制子菜單指示“POSITION ERROR（位置錯誤）”，無法進行N-0和N-1工作模式之間的正常切換。

四、結(jié)束語

伺服控制系統(tǒng)是DX系列發(fā)射機并機網(wǎng)絡(luò)中非常重要的組成部分，技術(shù)人員必須掌握其工作原理，制定合理的檢修周期和檢修維護卡片，積累維護經(jīng)驗，確保發(fā)射機運行更加穩(wěn)定可靠。

參考文獻

[1] 厲虹，楊黎明，艾紅. 伺服技術(shù).北京：國防工業(yè)出版社