【2017年整理】10-李明元,戴伟明,罗晓松,孙静-CINRADCD伺服系统一次俯仰定位精度故障的维修实例.doc
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CINRAD/CD伺服系统一次俯仰定位精度故障的维修实例
李明元1 戴伟明2 罗晓松1 孙静1
(贵州省遵义市气象局 贵州 遵义 邮编: 563002
国营784厂 四川 成都 邮编:610051)
摘要:简要介绍了CINRAD/CD伺服系统的工作原理、主要部件与功能,根据控制流程分析了遵义市CINRAD/CD伺服系统一次俯仰定位精度故障的检查排除。初步提出了故障排除思路。
关键词:伺服系统 俯仰定位精度 故障 思路
引言:
新一代全相参多普勒天气雷达故障的排除准确、快捷影响预报工作。
伺服系统的工作原理是主控单元(计算机)给定天线的位置(输入角码),通过伺服系统来控制天线负载的位置,通过测量元件及角码变换器获得当前角码并与输入角码进行比较比较,相符合时系统处于静止状态,当不符合时即产生角码误差(±Δθ),此误差经数模变换变成误差电压(±ΔU),由控制电路作电压放大、PID(P:比例,I:积分,D:微分)调节,再经功率放大后,作用在执行元件上,使其朝减小误差的方向运动。因此,负载就连续跟随着主控单元命令转动。伺服位置跟随系统组成框图如图1:
2伺服系统主要部件与功能
伺服系统由方位(俯仰)驱动单元产生误差电压ΔU、伺服放大器对ΔU进行放大,控制方位(俯仰)驱动分机的功率输出,并施加到永磁直流电动机组(130SCZK01),从而带动天线转动,再由方位(俯仰)减速器带动方位(俯仰)主发送器输出天线的角度信号,角码变换器将角度信号变化成数字量送到主控机。其中俯仰电动机和俯仰主发送器的连接还要经过汇流环。
3故障现象及其表现特征
天线系统俯仰定位精度不够,监控系统无故障报警。
天线系统俯仰定位精度正常时命令仰角与实际到位仰角差绝对值小于0.1°,追摆次数小于3次。而此故障表现特征为,天线作PPI扫描时,低仰角(小于10°)到位不够,追摆次数大于3次,一般在6-10次,仰角大于10°时,天线基本能够到达命令仰角,追摆次数明显减少,但还是不能满足俯仰定位精度的要求,体扫模式时现象相同。
图1:伺服位置跟随系统组成框图
4故障检修分析思路
由图1所示,故障在终端的表现最终是由天线部分反馈回来的信号,天线前的每一部分和测量元件反馈回路出错都会导致故障的产生,因此故障的排除先从简单到复杂,由常规到异常,沿着控制线路和反馈线路逐级查找。
5故障的检查和排除
5.1首先采取常规调整方法进行调整
打开伺服柜中的伺服分机,调整俯仰伺服放大器上的电位器RP5和RP8。调整前先检查RP5和RP8两个电位器是否正常,正常时电位器中间脚接地电阻值分别为RP5小于4 kΩ,RP8小于20 kΩ。如电位器损坏,就必须更换电位器。调整RP5,顺时针增大增益,逆时针减小增益,调整RP8,顺时针增大阻尼,逆时针减小阻尼。增益变大,会减小系统误差,但增益过大会引起系统振荡,而增大阻尼能提高系统稳定性,减小追摆次数。一般先将RP5的俯仰误差电压(为保证设备安全,先关闭俯仰驱动器主回路)调到较小的位置,再逐步增大增益,通过伺服分机的误差电压表观察调整后的误差输出变化,如电位器能正常调节误差值,说明误差电压的调整是受控的,误差电压控制电路基本正常。当系统定位控制有一定超调量后,再调整RP8,减少振荡次数。调好后,命令一个仰角,细微调整一次,观察调整后的结果,如此反复。经仔细检查和调整,天线俯仰定位控制精度仍然不够。
5.2检查俯仰驱动单元的误差信号是否异常
伺服分机柜后面有两根同芯电缆,分别传输方位(俯仰)的误差信号。在作定位控制时误差电压与角码误差的关系如图2定位控制曲线。通过控制软件改变天线定位的命令角度,用万用表检查俯仰控制信号电缆的误差电压变化,ΔU和Δθ的变化关系满足图2曲线,监控分机俯仰驱动单元的误差电压输出正常。
种,本个例中雷达可以通过切换到应急工作方式,将测速发电机的阻尼信号送到伺服分机的误差电压表上显示。当通过应急控制,使天线正转时,伺服分机的误差电压表显示负值,天线反转时误差电压值相反,说明速度反馈正常。
5.4天线的配重和回差是否有故障
首先检查天线的配重情况,用手轻轻在天线自然离地点抬起天线,然后放下,看是否能够自然的停在某一仰角,同时检查天线的回差是否较大(回差:天线停止状态下,抬起天线会有一个间隙,这个间隙中天线仰角变化不能太大)。经检查天线的回差和天线的配重符合要求。那么故障可能出在位置监测装置。
5.5位置监测装置是否有故障
俯仰位置监测装置由俯仰减速器、俯仰主发送器、角码变换器组成,主发送器与角码变换器电气连接通过回流环。通过检查汇流环与炭刷的接触良好,但是汇流环槽出现缺恒现象,显得不平整,可能会传导效果不良,再经仔细观察,发现角码显示有较小跳动,而且仰角较低(小于10°)时,跳动较明显,与故障现象相符,故
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