自動調諧原理
自動調諧控制的基本功能是通過
馬達驅動裝置來調整射頻系統的
可變電容和電使射頻系統工作在阻抗匹配最佳狀態。自動調諧系統分為前級調諧和末級調諧。
前級調諧原理
發射機的高前級採用CTK12-1電子管,柵地電路,屏極槽路為
並聯諧振迴路,負載是高末柵極電路,當高前屏極槽路處於諧振時,高前級的效率最高,屏極負載接近純阻,並且此時前級陰流應為最小,高末柵流最大,根據這個原理設計前級的調諧邏輯。
方法:由於前級調諧迴路Q值很高,諧振點很尖銳,要找準前級諧振點不是很容易。在
程式設計時,採用先找到末級柵流的較大點,再找到前級陰流的最小點,並確認該點為諧振點。先將粗調時把前級馬達迴轉一定量,確保在向正方向轉動前級馬達時一定能找到調諧點。在找末級柵流的最大值過程中,先將馬達快速轉動,等末級柵流從無到有時,再減慢馬達的轉動速度,利用小脈衝驅動前級馬達,邊驅動邊比較,找到高末柵流較大值。此時已經在諧振點附近,然後尋找前級陰流最小值,通過讀取前級陰流表值,進行比較,找到前級陰流最小點,即前級調諧諧振點,完成前級調諧過程。
末級調諧原理
發射機末級槽路採用三個π網路,3π網路用於實現諧振、阻抗變換、濾波功能。把
輸出阻抗變換為射頻末級管所需的等效屏極阻抗,同時諧振於
工作頻率,濾除諧波。
末級網路調整的器件較多,任何一個變化都講影響末級網路的諧振點。理論上講末級網路諧振時,高末電子管的負載接近純阻,此時的末級陰流,簾柵流最大。在不考慮其他因素時,末級網路諧振時簾柵流最大和末級陰流最小將同時出現。在屏壓10KV時,末級陰流在26-28A之間,功率在260KW
5KW左右,高功率屏壓在13.7KV左右,末級陰流在39-41 A這時功率應在500KW
5KW,以上末級網路處於諧振狀態時對應表值。通過對屏壓、末級陰流、輸出功率進行比較。如果調諧後數據與設定數據相近,即達到調諧點,末級調諧完畢。如果沒有達到條件,發射機會從高功率降到10KV重新進行調諧。直到滿足屏壓13.7KV,末級陰流39-41A,輸出功率500KW
5KW這三個條件。
自動調諧控制算法
自動調諧控制算法可以自動確定熱電
製冷器器件的P(比例)、I(積分)、D(微分)的恰當值。對於每個期望的系統設定點,都將履行一次自動調諧過程。2510-AT自動調諧算法[1]將電壓階躍函式用於熱電製冷器或
珀耳帖效應器件。然後,抽取來自系統溫度相應的信息,並用於改進的Ziegler-Nichols調諧技術,提供兩個PID係數集合。一個集合是為最小溫度超調量而最佳化,另一個集合為最小設定時間而最佳化。可以根據測試要求或器件限制,從兩個集合中選擇使用。如果需要的話,對系統回響進行微調時,還可以把這些數字用作起始點。
自動調諧控制的結構組成
自動調諧控制共有兩部分組成:一部分為
邏輯控制系統,另一部分為調諧系統。
邏輯控制
短波發射機
邏輯控制採用兩片EPM7512EAQI208作為核心處理器(一片負責所有的邏輯控制,一片負責與上位機通信),輸入接口電路、輸出接口電路、狀態指示燈電路作為外部接口電路。由於控制器輸入量、輸出量及狀態指示量都比較多,因此輸入接口電路由
輸入接口電路板A,輸入接口電路板B組成,輸出接口電路由輸出接口電路板A、輸出接口電路板B組成,狀態顯示由狀態顯示電路板A、狀態顯示電路板B組成,核心控制板負責邏輯控制及外圍電路控制、通信電路板負責與上位機通信。輸入接口電路板A上共有54路輸入信號,輸入接口電路板B上共有50路輸入信號,為了增強抗干擾性能,用
光電耦合器將輸入信號分成系統內與系統外兩部分,系統內高電平為++3.3V,系統外高電平為+24V,並且系統內與系統外的地隔離;輸出接口電路板A上有40路輸出信號,輸出接口電路板B上有26路輸出信號,設計原理與輸入信號相同。
A1-CPLD通信板
A2-CPLD核心板
A3一狀態指示燈板
A4-一狀態指示燈板
A 15-輸出板A
A 16-一輸出板B
A 17-輸入板A
A 18--輸入板B
邏輯控制器的各功能板插在一個母版上,A1~A4板插在母版前面,A14~A17板插在母版後面。實際板卡連線如圖。
調諧控制
調諧控制是發射機核心控制的一部分,主要負責發射機的自動調諧部分。
調諧控制與
邏輯控制在一個插箱內,各功能板插在一個母板上,A5板插在母版前面,A11-A14板插在母版後面。
A5——信號板控制板
A11—— A/D板
A12——D/A板
A13——調諧控制板
A14——通信接口板
自動調諧控制過程分析
以發射機為例,發射機自動化調諧控制示意框圖如圖所示。
調諧時,工業
計算機先根據預先保存好的基礎數據,進行分析計算,得到所要開出頻率的初步位置,通過D/A卡送出電平快速將各路馬達驅動到位置附近,同時通過A/D卡回讀各路馬達當前的位置。初始驅動到位後,合上高壓,按照軟體設計好的邏輯順序,邊讀取表值數據分析判斷,邊驅動相應馬達進行調諧,逐步完成模擬人工調諧的過程,最終完成人工調諧的所有操作。
調諧過程中關鍵問題是精確驅動馬達到位,達到精確調諧的目的。由於發射機使用的8路馬達均為模擬電機,而調諧精度要求較高,故此採用何種控制方式非常關鍵。
在控制過程中,兼顧速度與精度要求,採用了馬達粗調和精細調諧相結合的方法。工業計算機首先經過基礎數據分析,得出馬達初步要到達的位置,採用粗調方式,即輸出較大的馬達驅動信號,使馬達快速達到調諧點附近,然後採用精細調一諧方法,即依據設定好馬達力度(D/A卡輸出電平大小)與步長(D/A卡輸出時間長短),輸出馬達驅動信號,同時依據讀取的表值進行馬達位置調整,達到精確調諧的目的,此過程採用脈衝驅動精細調諧方法IPC處理時,通過讀取A/D卡的表值信息及馬達位置信息,判斷後發出馬達驅動信號,經D/A卡轉換和信號處理,控制馬達驅動電路,及相應運轉,不斷模擬人工調諧過程,循環操作,實現精確調諧控制。