引言：光电雷达伺服控制系统的应用主要基于自动控制理论之上，其具体任务在于扫描飞行目标并进行追踪。对于光电雷达而言，其整体可靠性的高低能为伺服控制系统的总体性能带来决定性影响。
1光电雷达伺服控制系统基本原理
光电雷达伺服控制系统主要通过控制天线转动，来捕捉飞行目标的角度，并对其进行稳定追踪。通常而言，伺服控制系统包括两个回路，即方位与俯仰，通过这两个控制系统，能有效调节雷达天线的方位与俯仰角，并保障其在受到外界干扰时依然能进行目标追踪。光电雷达伺服控制系统是完整的闭环反馈控制系统，通过变换误差，进而将误差进行放大校正，来对执行元件加以控制，以带动伺服机械传动装置，促使天线转向误差较小的方向，直至天线与飞行目标相对应，这便是光电雷达伺服控制系统的基本原理。此外，伺服控制系统的性能可直接影响雷达捕捉、追踪飞行目标的稳定性。
2光电雷达伺服控制系统设计分析
2.1可控直流电源技术
直流调速系统主要采用变压调速法。对于电枢供电电压的调节要通过可控直流电源来进行，经常使用的方法有三种。一是使用旋转变流机组来获取可调的直流电压，这种机组由直流发电机与交流电动机组合而成，其中，直流发电机被交流电动机带动实现变流，从而为直流电动机供电进行调速，通过调节励磁电流大小对输出电压加以控制，进而改变电动机转速。由旋转变流机组进行供电的直流调速系统，需要一台励磁发动机以及两台以上旋转电动机，因此其存在设备多、效率低、维护费用高的弊端。二是使用静止式可控整流器来获取可调的直流电压，比如通过晶匣管可控整流器，对触发装置的控制电压进行有效调节，实现对触发脉冲相位的移动，从而起到调节平均整流电压的目的，进行平滑调速。这种方法与前种方法相比，不仅能大幅提升可靠性，更为经济实用，同时也能充分彰显技术性能的优势。晶匣管整流装置能超快速控制，但其也存在相应弊端，比如由于单向导电性致使系统运作困难；对过电压与过电流感应非常敏感，容易损坏等。三是通过使用直流斩波器产生可变的平均电压，PWM调速系统存在多方面优势，其主电路结构简单，容易形成连续电流，电机损耗相对较小，动态响应快且拥有极佳的抗干扰能力，因此在容量较小的高动态性能系统中已被广泛应用。
2.2PID控制技术
2.2.1模拟PID系统
对于传统模拟PID调节器而言，主要通过电子元件、气动装置等硬件来实现调节规律。在模拟PID调节系统中，比例调节器能对偏差做出瞬时反应，而积分调节器的输出依托于偏差积累的结果，积分调节虽能起到清除静差的功用，可也会导致系统响应速度降低，微分调节器能对偏差变化加以阻止，当偏差变化很快时，其输出也会很大，微分调节能起到减少超调、降低振荡的作用，促使系统处于稳定状态，进而提升系统跟踪速度。不过在模拟控制系统运作过程中，也存在一定问题，一是要经常对PID调节器的相关参数进行调整，对于工作状态及控制对象出现的变化不能很好适应；二是模拟控制器不具备高级控制能力，在控制交流电机一类复杂对象时十分困难；三是控制电路集成度、可靠性、可重复性均较低；四是无法保证反馈量的模拟检测电路具有较高精度[1]。
2.2.2数字PID系统
PID调节器结构较为简单，且其参数容易得到调整，所以在连续系统中应用较为广泛。在计算机控制系统中使用PID调节器，能起到很好的控制效果。结合大量经验与实验，应用数字PID调节算法，通过线上整定参数，具备高适应性。数字PID算法基于软件设计的灵活性，能轻松进行修正，从而完善性能。与模拟PID系统相比，数字PID系统能实现高精度控制，其拥有诸多优势。一是控制系统硬件电路简单可靠，重复性较好，能单纯通过控制算法软件适应不同控制对象与要求；二是直流电机与交流电机可通过同一控制器进行控制；三是高速数字信号处理器具备多种高性能控制措施；四是人机界面设备有助于监控、预警、诊断系统的运行状态等。
2.2.3数字PID改进算法
PID控制规律通过计算机程序实现，对于模拟PID调节器不能解决的难题，稍微调节计算机软件就能轻松解决。但要在性能上实现超越，就要发挥计算机运算快、逻辑强等优势，对调节算法进行改进。一方面是改进积分项，积分项在数字PID控制器中主要用于清除静态误差，确保控制精度。在启动、停止电动机时，系统会在短时间内输出较大偏差，致使PID积分积累过大，极大的控制量输出容易导致其超出极限控制量，从而发生严重的积分饱和效应，导致系统出现震荡。所以为了消除这一负面影响，就要改进控制算法。另一方面是改进微分项，在数字PID控制器中引入微分项，能使系统动态性能得到改善。然而，微分受干扰影响十分敏感，从而使整个系统产生震荡，为了消除干扰带来的影响，可以通过改进算法的方式。
2.3检测技术
在位置伺服控制系统中，位置指令与反馈检测装置构成位置环，位置环的输出即为速度环的给定量，由速度传感器提供反馈量，进而形成速度闭环，以对位置调节中出现的震荡进行阻尼，并降低超调，同时，电流环将此作为指令信号，来控制力矩波动，限制最大电流。
关于测速发电机，将其与工作电机相连进行共同运转，经过滤波电路消除输出电压信号中的杂波，进行模数转换后即可输入计算机，其所产生的电信号与电动机转速存在一定关系。关于光栅，用光栅对位移进行测量十分普遍。光栅传感器具有精度高、量程大、抗干扰能力强、惯量小等优势，且对环境条件非常敏感，通常通过增量式，将串行信号输出[2]。
2.4动态性能设计与分析技术
开展动态性能设计与分析主要是结合性能指标要求，选择校正参数，利用相关软件获取伺服控制系统的开环幅相特性与闭环阶跃响应曲线，判断指标是否符合标准，在未达到标准情况下，通过人工方式对参数进行反复修正。
光电雷达伺服控制系统中的仿真环节至关重要。在对系统进行仿真分析过程中主要使用Matlab模块，在依据工程控制理论对直流伺服电机驱动进给系统数字模型加以构建后，通过Matlab进行仿真，从中能得出反映系数性能曲线，对仿真结果进行分析与比较具有重要现实意义。Matlab仿真技术的应用，能优化大型复杂控制系统的性能，且有效指引光电雷达伺服控制系统调试工作的开展。
结论：伺服控制系统是光电雷达寻找飞行目标并进行位置追踪的电子设备，对于光电雷达而言，最基本的要求便是能快速捕捉飞行目标，进行稳定追踪，同时这也是伺服控制系统与天线设计的基本要求。光电雷达伺服控制系统中的各装置性能与控制策略，能直接对其总体性能带来影响。
参考文献：
[1]周伟彬,汪枫,唐文辉,等.雷达伺服技术实验教学设计与探索[J].科技风,2021,(02):45-46.
[2]安红杨,莉张,雁平.雷达伺服系统等效建模方法[J].电子信息对抗技术,2020,35(06):64-67.
作者一姓名：姜封乾 ；性别：男 ； 出生年月：1985年3月14日 ；籍贯（具体到市）：山东泰安 民族： 汉 ；最高学历：本科 ；目前职称：工程师；研究方向：雷达伺服
