前言
伺服传动系统是雷达等复杂电子设备的重要组成部分。从雷达等电子设备出现至今,伺服传动系统都伴随着装备的发展而不断前进。经过近百年的发展,雷达等电子设备不断向着高功率、高精度、高机动、高可靠等方向发展,对伺服传动系统的功能和性能要求也越来越高。伺服传动作为电子设备中专业面最广的子系统,涉及机械结构、机械传动、运动机构、液压、电机、精密仪器、电力电子、数字和模拟电路、计算机软硬件、控制论、仿真和测试等多种专业技术,对设计者的知识面要求高,技术难度较大。
国内介绍伺服传动系统中所涉及的各种专业技术的书籍很多,但全面介绍系统,特别是雷达等电子设备伺服系统的书籍却较少。编者所在研究机构作为国内最早从事雷达装备研制的单位,通过70多年、数百项尖端雷达等电子设备的研制,在雷达伺服传动系统技术方面积累了丰富的工程经验,取得了大量的技术成果。希望通过本书,对从事雷达等电子设备的伺服传动系统设计或总体设计人员,以及关心该项技术的其他人员有所帮助。
全书共分8章。在第1章绪论中,介绍电子设备伺服传动系统的基本概念,给出伺服传动系统的分类与特点、发展与趋势。第2章针对机电伺服控制系统,给出系统的功能与指标、组成和原理;在此基础上,介绍机电伺服控制反馈元件、执行元件、功率驱动模块、变换元件等常用元器件,阐述机电伺服控制系统稳态和动态设计与性能分析方法;进一步,给出全数字机电伺服控制系统硬件架构、组成和软件算法,并进行性能分析;最后从柔性协同控制、刚性协同控制两个角度介绍机电伺服控制系统的多电动机协同控制。第3章主要针对机电伺服传动结构,首先介绍机电伺服传动结构的功能与指标、原理与组成,从轴承、丝杠副、齿轮副、减速机四个方面介绍机电伺服传动元件;阐述天线座的主要结构形式、组成、工作原理和载荷,从座架、轴系支承、动力传动、数据传动、综合交连、安全联锁等方面详细介绍天线座设计,并对轴系误差进行分析与综合;最后介绍机电伺服传动结构中的各类特种传动结构。第4章主要围绕电液控制系统和传动机构,首先介绍电液控制系统的功能与指标、原理与组成,从放大器、反馈测量元件、液压动力元件、液压控制元件、液压执行元件、液压辅助元件等方面介绍电液控制系统元件;同时,还阐述了电液控制系统稳态和动态分析与设计,并进行了性能分析;最后介绍与之匹配的展收机构、并联调姿机构等典型传动机构。第5章和第6章介绍伺服传动系统在设计、调试等研制过程中用到的仿真和测试技术;结合案例,详细阐述伺服传动系统中的伺服控制仿真、机构运动学与动力学仿真、液压系统仿真、机电液联合仿真等;针对测试过程,从元件、传动系统、伺服稳态性能、动态性能等维度介绍伺服传动指标和性能的测试方法。第7章和第8章介绍典型案例与应用,以某雷达的伺服传动系统为例,分别从设计指标要求、系统组成与原理设计、伺服控制系统设计、传动结构设计、仿真分析等几个方面给出机电伺服传动系统和电液伺服传动系统的设计案例。
本书由南京电子技术研究所首席专家胡长明研究员担任主编,陈诚、魏忠良、娄华威担任副主编。第1章由胡长明、陈诚编写,第2章由陈诚、王闻喆、荣海编写,第3章由魏忠良、杜春江、瞿亦峰编写,第4章由娄华威、刘统、刘滋锦编写,第5章由刘统、彭国朋、王闻喆编写,第6章由朱德明、杜春江、袁海平编写,第7章由高嵩、施志勇、张幼安编写,第8章由胡长明、黄建国、黄海涛编写。全书由陈诚整理定稿,胡长明研究员对全书进行了审定。
本书引用了国内外许多专家、学者的著作及论文等文献,在此表示衷心的感谢。在本书编写过程中,南京电子技术研究所的梅启元、刘军、陈亚峰、汤锋、卜德岭等同志参与了大量的资料收集、插图绘制和文字录入工作;本书的内容也借鉴了该专业多名设计人员的技术经验和理论成果;同时,浙江大学金波教授详细、认真地审阅了全部书稿,提出了许多宝贵的建议,在此一并表示衷心的感谢!
由于编者在工作领域、专业领域上的局限及水平上的限制,本书难免有一些不足之处,恳请各位伺服传动专家、电子设备总体专家、行业人士及读者朋友不吝提出批评和建议。
胡长明
江苏·南京
2021年2月18日