DX系列发射机并机网络中伺服控制系统分析

王兴松

【摘 要】本文对伺服控制技术的工作原理进行了分析，并详细介绍了DX系列中波发射机中使用的伺服控制系统，最后结合笔者多年工作经验介绍了伺服控制系统的维护经验。

【关键词】DX系列发射机 伺服控制技术 伺服控制系统

【中图分类号】 G250.72【文献标识码】 A【文章编号】1672-5158（2013）07-0022-02

一、伺服控制系统的基本原理和组成

伺服系统就是用来控制被控对象的某种状态，使其能自动地、连续地、准确地复现输入信号的变化规律，而伺服控制技术指要求系统准确地跟踪控制命令、实现理想运动控制的一种过程。伺服电机是伺服控制系统中的关键组成部分，伺服电机的工作过程实质上是一个典型闭环反馈系统。

伺服控制系统的基本结构形式如图1所示。理想情况下，伺服控制系统的被控量和给定值任何时候都应该相等，完全没有误差，而且不受干扰的影响，然而在实际系统中，由于机械部分质量、惯量的存在以及电路中电感、电容的存在和能源功率的限制，运动部件的加速度不会很大，速度和位移不会瞬间变化，而要经历一段时间。因此，控制精度是衡量一个伺服控制系统技术水平的重要尺度，高质量伺服控制系统在整个运行过程中，被控量对给定值的偏差应该是很小的，比如，美国HARRIS公司DX-600型中波发射机伺服控制系统中调谐伺服驱动的电位器位置（也称被控量）约为8. 26，而设定值（也称给定值）约为8.35。

二、DX发射机并机网络中的伺服控制系统

DX型中波发射机具有一大（大功率）、三高（高效率、高质量、高稳定）、三化（数字化、固态化、自动化）的特点，在我国发射台站已经获得广泛使用。在DX400型及以上大功率中波发射机中均使用了并机网络，而伺服驱动系统是并机网络中十分重要的组成部分，一般包括调谐伺服驱动系统和调载伺服驱动系统（如图2所示）。下面主要以DX-600发射机的伺服控制系统进行介绍。

（一）伺服控制系统的作用

DX-600发射机伺服控制系统主要包括一块伺服控制板，两台伺服马达和两个伺服电位器，它的主要作用是当发射机处于N-0和N-1工作模式之间切换时，并机网络的输入阻抗必然会发生变化，而用于阻抗变换的 ？网络（由调谐可调电容器、调载可调电容器和可调电感线圈组成）必须进行相应的调整才能达到阻抗匹配的要求，伺服控制系统就是对 ？网络中的调谐可调电容器和调载可调电容器进行相应的调整来满足阻抗匹配的要求。

调电容器实际位置的一个反馈环路。

如图3所示，DX-600发射机使用了两套伺服驱动系统，即调谐伺服驱动系统和调载伺服驱动系统。调谐伺服驱动系统用于调整 ？网络输入端的真空电容器C90的电容量，而调载伺服驱动系统用于调整 ？网络输出端的真空电容器C91A∥C91B的电容量。伺服驱动马达是与伺服位置可调电位器相连接的，因此调整这个电位器可以准确地对调谐和调载的伺服位置进行预置。从伺服控制板上输出的一个10V直流电压作为伺服控制的基准电压，根据调谐电位器和调载电位器的不同位置，对应的不同分压值返送回伺服控制板。

如图4所示，调谐伺服和调载伺服的位置反馈电压经CCU接口板分别送至伺服控制板的J1-B23和J1-B22，经过缓冲器U11后，对应的调谐位置和调载位置可以分别在采样点TP19和TP18进行测量。伺服位置反馈电压加到一个误差放大器上，与N-0和N-1工作模式下的基准电压进行比较，经过误差运算电路后得到的这个比较器电压对一个用于驱动调谐伺服马达和调载伺服马达的脉宽调制器再进行调制。

调谐伺服位置反馈电压送至伺服控制板J1-B23经过简单的RC低通滤波电路，去除射频干扰信号，再经过缓冲器U11-1。误差放大器U10-8将调谐位置电压与通过基准电压多路处理器的调谐N-0和调谐N-1基准电压进行比较，在采样点TP17端产生一个调谐驱动信号。该信号通路中，适当调整R29（调谐跟踪）可以防止调谐的摆动；适当调整R41（调谐上限）和R49（调谐下限）可以改变窗口比较器上限阀值和下限阀值，以防止对调谐电容器调整过度。

调载伺服位置反馈电压送至伺服控制板J1-B22经过简单的RC低通滤波电路，去除射频干扰信号，再经过缓冲器U11-8。误差放大器U5-1将调载位置电压与通过基准电压多路处理器的调载N-0和调载N-1基准电压进行比较，在采样点TP24端产生一个调载驱动信号。该信号通路中，适当调整R28（调载跟踪）可以防止调载的摆动；适当调整R48（调载上限）和R47（调载下限）可以改变窗口比较器上限阀值和下限阀值，以防止对调载电容器调整过度。

我台DX-600发射机不同工作模式对应调谐/调载的反馈位置、设定值如表1所示。伺服位置反馈电压和设定的基准电压进行比较后，发射机控制系统立即进行响应，确定伺服马达所需进行的工作状态，不管当前设置的位置在哪，它会用最快的速度用最少的搜巡次数给出马达的调整位置，而不需要来回地搜巡。

在N-0和N-1工作模式下的调谐位置和调载位置还可由触摸屏上发出遥控指令进行设置。伺服控制菜单是触摸屏的一个子菜单，如图5所示，它包括了伺服控制系统的运行状态和一些手动操作控制指令，发射机在运行过程中主要就是通过伺服控制菜单来观察伺服控制系统的运行状况。伺服控制菜单主要包括的控制功能：自动/手动调谐/调载、调谐升/降、调载升/降、慢速/快速调谐/调载以及故障复位，主要包括的状态显示：三个PB200单元的入射功率、三个PB200单元的工作模式（播出、脱机、测试）、调谐位置、调谐基准、调载位置、调载基准。

下面以手动调谐升/降为例，简述DX-600发射机伺服控制系统的工作过程。进入触摸屏的伺服控制子菜单，将“自动”操作方式切换为“手动”操作方式，此时可按调谐电容方框内“升（RAISE）”或者“降（LOWER）”按钮，将N10：159指令内容写入O9：1，在获得总线的操作权限后，指令段内容送至伺服控制板，通过伺服控制板的I/O EPLD（板上U23）送出执行操作命令调谐升或者调谐降，调谐伺服马达执行相应操作，调谐电位器调整的实时数据送至N10：77，通过移动指令送至N26：28到触摸屏伺服控制子菜单“调谐位置”进行显示。

三、维护经验

伺服控制系统是DX系列发射机并机网络中非常关键的部位，也是日常检修维护工作中的重点。伺服控制系统的检修项目主要包括：⑴检查。主要检查皮带轮是否松动、齿轮和传动机构是否紧固可靠，传动皮带是否有破损，用内六角工具对传动机构的固定螺丝进行紧固，检查两个伺服电位器。⑵测试。定期测试伺服控制板上所有采样点电压，做好记录，发现问题及时进行分析调整；定期检查伺服电源；发射机切换至N-1工作模式后，伺服控制板上一些关键点测试。⑶测温。用红外点温计测试网络中调谐电容器和调载电容器陶瓷部分的外壳温度，测试网络中各连接处的温度。⑷清洁。用蘸有无水酒精的白布带擦拭网络调谐电容器和调载电容器的陶瓷部分，用毛巾和毛刷清洁伺服传动机构。

对于伺服控制系统而言，常见的故障是调谐/调载伺服系统的传动马达异常或者传动皮带脱落、磨损，甚至断裂。我台曾经发生调载伺服系统传动皮带严重磨损的安全隐患，幸亏检修及时发现，没有对安全播出造成影响。这类故障现象是：高功率开启发射机，触摸屏的伺服控制子菜单指示“POSITION ERROR（位置错误）”，无法进行N-0和N-1工作模式之间的正常切换。

四、结束语

伺服控制系统是DX系列发射机并机网络中非常重要的组成部分，技术人员必须掌握其工作原理，制定合理的检修周期和检修维护卡片，积累维护经验，确保发射机运行更加稳定可靠。

参考文献

[1] 厉虹，杨黎明，艾红. 伺服技术.北京：国防工业出版社