第一章 绪论

天线座的轴系误差影响天线座的指向精度，形成测角误差。摩擦载荷的存在对天线座的轴系精度、机械效率及使用寿命等均有影响。因此在天线座的结构设计中，分析研究影响轴系误差及摩擦载荷的形成原因，在通盘考虑天线座整体结构的基础上来提高天线座的轴系精度，将是设计高精密天线座的一个重要方向。 本课题来自于一个实际的工程项目，目的是提高天线座的轴系精度和稳定性，同时也可提高设计者的工作效率。因此本论文主要研究转台式天线座静态，动态误差，指向精度及测角误差。摩擦力矩的形成原因及其对跟踪雷达测角精度的影响，从而寻求在前期设计、中间制造、后期装配过程中提高轴 系精度的工程方法，期望在实际工程中用更合理更高效的技术手段来提高天线座的轴系精度。最后，根据分析研究结果开发了一款在实际工程中计算天线座轴系误差和摩擦力矩的软件。

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第二章 天线座轴系误差分析

2.1 天线座的结构形式

本项目所采用的 天线座为 转台式叉臂结构。方位轴系采用的是转 台结构。因为转台刚度好，承载能力大，精度高，还可以将轴承座和方 位大齿圈做成一体，从而在轴承中间具有较大的空间来 安装其它部件；同时采用 转盘轴承后可减小方位轴的轴向尺寸，降低转动部分的重心，增强天 线座的稳定性，使得天线座总体结构布局 更加紧凑、合理。方位 轴承内圈和转台、方位 大齿轮同轴固连，外圈与转台固定以实现方位回转功能。俯仰轴系采用双边对称支撑结构。俯仰轴承内圈通过双边卡紧与俯仰轴颈连同高频箱构成的俯仰轴 固连以实现俯仰回转功能，外圈固定于支臂轴承孔内。为了提高传动精度、消除回轮误差，采用动力双消隙构形式，方位、俯仰减速机构均设计为两套；位置检测装置与方位、俯仰同轴安装，保障测量精度。总体结构布局尽量做到载 荷平衡。

2.2 天线座轴系误差的影响因素 

由于跟踪目标的真实俯仰角是在铅垂面上度量的，真实方位角是在水平面上度量的，而雷达的测角数据是按照方位轴和俯仰轴的转角通过角度传感器输出的。当天线座的方位轴铅垂、俯仰轴与方位轴垂直、天线电轴（机械轴）与俯仰轴垂直，即三轴理想正交于点 O 时，则俯仰轴旋转一周，天线机械轴的运动轨迹是一个过三轴正交点、且垂直于俯仰轴的铅垂面；方位轴旋转一周，俯仰轴的运动轨迹是一个与大地平行的水平面。所以，方位、俯仰轴的转角就能准确反映目标的真实方位角和俯仰角。如果俯仰轴不水平，俯仰轴的转角也不能真实反映铅垂面上的俯仰角E；方位轴不铅垂，方位轴的转角就不能真实的反映水平面上的方位角A，因此俯仰、方位轴的转角就不能真实反映目标的真实俯仰角和真实方位角，形成了雷达的测角误差[2][11][17]。

第三章 天线座轴系误差分析及测量 .................................... 23

3.1 轴系误差对测角精度的影响 ................................. 23

3.2 天线座轴系误差的确定 ................................................ 27

3.3 方位轴不铅垂度的测量 ................................ 30

第四章 天线座摩擦载荷分析 .............................. 39

4.1 引言 ................................ 39

4.2 摩擦载荷的概述 .................................... 39

4.3 摩擦力矩的计算 .......................................... 40

第五章 精密天线座轴系误差及摩擦载荷计算软件开发 ............... 49

5.1 引言 ............................. 49

5.2 计算软件的总体设计 ............................................. 49

第五章 精密天线座轴系误差及摩擦载荷计算软件开发

5.1 引言

由于天线座轴系误差和摩擦力矩的计算复杂、公式繁多，因此，考虑采用由mathwork 公司开发的 Matlab 软件开发。Matlab 是目前在数学计算方面应用最为广泛软件，具有高效方便的数组运算，数据分享处理，符号运算，图形显示，系统分析等等功能。本身带有很多工具箱，编程功能强大，语言灵活方便，还具有窗口化界面设计的功能。本文将利用Matlab的窗口界面功能，用GUI工具箱实现天线座轴系误差及摩擦力矩计算软件的设计，并通过Matlab的混合编程功能生成EXE可执行程序[29]。 本文将首先从软件要实现的功能出发，划分软件的各个模块，从宏观上描述软件；再解决软件开发中需要解决的主要理论问题；继而进行软件各个模块的开发；最终完成软件的调试。根据软件开发的流程，本章将介绍天线座轴系误差、摩擦力矩的软件界面开发。

5.2 计算软件的总体设计

上述软件的几大功能模块将用Matlab/GUI 实现，Matlab/GUI 设计可视化界面有两种方法：1 通过编写文件，设计各个功能，这种方法很灵活，但效率较低，对于初学者不易入门。2 Matlab人性化的设计了GUIDE，通过可灵活安放的功能按钮，对界面先进行界面设置，再对各功能按钮等进行后台程序的编写。这种方法很容易操作，但也要熟悉程序的编写方法[30][31]。 本文将用GUIDE 与混合应用实现界面设计。首先要确定设计的界面要实现哪些功能，即各个Push Button的功能。再明确具体有哪些变量，而且哪些是输入，哪些是输出。Matlab的文件支持其他.m文件的嵌套使用，所以在GUI 设计时为了简化界面的后台程序设计，可以把一些要实现特定功能的函数先用文件写成函数程序，再在界面后台程序中直接调用。

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第六章 总结与展望

本论文完成的主要工作有： 1．通过深入研究天线座轴系误差与雷达测角误差之间的变化关系，明确了天线座轴系误差导致的测角误差是随着方位角和俯仰角的变化而变化的，因此测角误差应根据雷达方位角和俯仰角的工作角度来确定，这是天线座轴系精度设计中确定轴系误差的理论基础。详细分析了影响天线座轴系误差的静、动态因素，得出天线座各结构误差与轴系误差的关系。 2．介绍了转台式天线座轴系误差的测量原理及测量方法，给出了实际测量的过程与数据处理过程，并通过实验验证了天线座轴系精度满足实际要求。 3．介绍了各种摩擦力矩的计算基本公式，给出了转台式天线座摩擦力矩的测量原理及测量方法 4．开发了用于快速计算天线座轴系误差及摩擦力矩的软件，并通过实际测量数据证明了软件计算的准确性和快速性。

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参考文献（略）