一種衛(wèi)星天線的平穩(wěn)驅(qū)動控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星天線的平穩(wěn)驅(qū)動控制方法，適用于要求動中通天線快速平穩(wěn)轉(zhuǎn)動到目標(biāo)角度的場合，屬于衛(wèi)星通訊技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在動中通天線跟蹤衛(wèi)星過程中，當(dāng)慣導(dǎo)系統(tǒng)接收到更換衛(wèi)星的指令后，首先由慣導(dǎo)系統(tǒng)根據(jù)更換目標(biāo)衛(wèi)星的位置計算出天線系統(tǒng)各軸的目標(biāo)角度驅(qū)動量，再將該角度驅(qū)動量發(fā)送給天線伺服系統(tǒng)，由天線伺服系統(tǒng)中的電機驅(qū)動天線轉(zhuǎn)動到目標(biāo)位置。
[0003]為了能實現(xiàn)動中通的快速更換衛(wèi)星，盡量縮短轉(zhuǎn)動時間，現(xiàn)有技術(shù)一般將更換衛(wèi)星時的驅(qū)動角速率設(shè)置為天線伺服系統(tǒng)電機允許的最大角速率，且設(shè)置為一常值。這種常值速率控制方法簡單可靠，程序運行前先將驅(qū)動角速率設(shè)為某一常值，更換衛(wèi)星時不再進行更改。但該方法也存在較大的問題，即常值速率的環(huán)境適應(yīng)性較差。如果該常值過小，即天線驅(qū)動角速率較小時，天線目標(biāo)角度的轉(zhuǎn)動時間會加長，降低了天線更換衛(wèi)星效率；但如果該常值過大，甚至達到了電機允許的最大角速率，雖然轉(zhuǎn)動時間會減小，更換衛(wèi)星效率有所提高，但會增加天線系統(tǒng)啟動瞬間的不穩(wěn)定現(xiàn)象，尤其在使用大轉(zhuǎn)動慣量天線的情況下。
[0004]另外，現(xiàn)有技術(shù)還采用角速率線性增加的方法，即設(shè)置一個常值角加速度，天線啟動時即開始角速率加速過程，直至到達目標(biāo)角度。但天線系統(tǒng)每次需要的轉(zhuǎn)動角度均不相同，有時很大而有時則會很小，因此如何預(yù)設(shè)該常值角加速度也存在適應(yīng)性問題。
[0005]因此，如何在使用大轉(zhuǎn)動慣量天線的情況下，避免天線啟動瞬間角速率過大導(dǎo)致的系統(tǒng)不穩(wěn)定問題，設(shè)置合理的天線更換衛(wèi)星驅(qū)動控制方案，是實現(xiàn)衛(wèi)星天線快速平穩(wěn)驅(qū)動控制的一個難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決問題:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種衛(wèi)星天線的平穩(wěn)驅(qū)動控制方法，避免天線啟動瞬間角速率過大導(dǎo)致的系統(tǒng)不穩(wěn)定問題，設(shè)計了合理的天線更換衛(wèi)星驅(qū)動控制方案，完全適用于大轉(zhuǎn)動慣量天線，實現(xiàn)了動中通天線的更換衛(wèi)星時的快速平穩(wěn)驅(qū)動。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
[0008]—種衛(wèi)星天線的平穩(wěn)驅(qū)動控制方法，步驟如下:
[0009](1)根據(jù)天線目標(biāo)角度計算角度驅(qū)動量Θ，并設(shè)置天線驅(qū)動角速率為一級速率乂_frist ；
[0010](2)判斷角度驅(qū)動量Θ是否大于一級角度0_first，若不大于，則發(fā)送控制信號驅(qū)動天線以一級速率V_frist進行角度驅(qū)動量Θ的轉(zhuǎn)動，之后進入步驟(5);若大于，則發(fā)送控制信號驅(qū)動天線以一級速率V_frist進行一級角度0_first的轉(zhuǎn)動，之后進入步驟(3)；
[0011](3)將天線驅(qū)動角速率設(shè)置為二級速率V_SeCond，計算剩余角度驅(qū)動量Δ Θ ”并判斷剩余角度驅(qū)動量A 是否大于二級角度0_Second，若不大于，則發(fā)送控制信號以二級速率V_SeCond驅(qū)動天線進行剩余角度驅(qū)動量△ 的轉(zhuǎn)動，之后進入步驟(5);若大于，則發(fā)送控制信號以二級速率V_SeCond驅(qū)動天線進行二級角度Θ _Second的轉(zhuǎn)動，之后進入步驟⑷；
[0012](4)將天線驅(qū)動角速率設(shè)置為終級速率V_Limit，計算二次剩余角度驅(qū)動量Δ Θ 2，并發(fā)送控制信號以終級速率V_Limit驅(qū)動天線進行二次剩余角度驅(qū)動量△ θ2的轉(zhuǎn)動，之后進入步驟(5);
[0013](5)天線到達目標(biāo)位置，完成了天線平穩(wěn)驅(qū)動控制。
[0014]所述步驟(1)中根據(jù)天線目標(biāo)角度計算角度驅(qū)動量Θ的方法為:
[0015]θ = Θ目標(biāo)-Θ當(dāng)前，
[0016]其中Θ g標(biāo)為對準(zhǔn)衛(wèi)星時天線的目標(biāo)角度，前為天線當(dāng)前角度。
[0017]所述步驟⑵中天線一級角度Θ _first的方法為:
[0018]Θ _first = V_first X 1\。
[0019]其中V_frist為一級速率，?\為按照一級速率驅(qū)動天線的轉(zhuǎn)動時間。
[0020]所述步驟(3)中計算剩余角度驅(qū)動量Δ Θ 方法為:
[0021]Δ Θ Θ-θ—firstο
[0022]所述步驟(3)中計算天線二級角度Θ _Second的方法為:
[0023]Θ _Second = V_SecondXT2，
[0024]其中V_SeCond為二級速率，1~2為按照二級速率驅(qū)動天線的轉(zhuǎn)動時間。
[0025]所述步驟(4)中計算二次剩余角度驅(qū)動量Δ Θ 2的方法為:
[0026]Δ Θ 2= Δ Θ Θ _Second0
[0027]所述一級速率V_frist、二級速率V_Second和終級速率V_Limit應(yīng)為0〈V_frist〈V_Second〈V_Limit〈FVMAX，其中，F(xiàn)VMAX為天線允許的最大角速率。
[0028]所述一級角度0_first、二級角度0_SeCOnd滿足如下關(guān)系:0_first〈 θ_Second。
[0029]一級速的取值范圍為2° /s?4° /s，二級速率V_Second的取值范圍為6° /s?8° /s，終級速率￥_1^111^的取值范圍為10° /s?15° /s。
[0030]一級速率轉(zhuǎn)動時間?\、二級速率轉(zhuǎn)動時間Τ2滿足如下關(guān)系:Τ Τ2，且取值范圍均為1?2s0
[0031]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點如下:
[0032](1)本發(fā)明改變了現(xiàn)有技術(shù)將天線驅(qū)動角速率預(yù)設(shè)為一個固定常值或者以預(yù)設(shè)常值角加速度進行線性遞增的做法，采用了一種驅(qū)動角速度三級遞增的天線驅(qū)動控制方法。該方法相比一個固定常值角速率或者角加速度的環(huán)境適應(yīng)性更強，因為如果天線換星時角度驅(qū)動量較小，則天線會以小角速率驅(qū)動天線到位，不會引起大轉(zhuǎn)動慣量天線的不平穩(wěn)，也不會因為預(yù)設(shè)的常值角加速度過大使驅(qū)動角速度線性遞增過快，而導(dǎo)致天線不平穩(wěn)；若天線換星時角度驅(qū)動量很大，系統(tǒng)會按照三級遞增的模式在幾秒鐘內(nèi)達到預(yù)設(shè)的最大驅(qū)動角速率，不會延長更換衛(wèi)星時間。相比現(xiàn)有技術(shù)，該方法不僅適合于各種轉(zhuǎn)動慣量的天線，而且能在各種驅(qū)動角度下實現(xiàn)天線的快速平滑驅(qū)動。
[0033](2)本發(fā)明的三級驅(qū)動速率設(shè)置為逐漸遞增的，且預(yù)設(shè)地速率常值是經(jīng)過實際天線系統(tǒng)摸索得到的，尤其是一級速率V_frist的取值即使是在使用大轉(zhuǎn)動慣量天線的情況下，也不會引起天線的不平穩(wěn)，而二級速率的取值又很好的連接了一級速率和終極速率，使天線系統(tǒng)能快速平滑的達到終極角速率，快速地完成目標(biāo)角度的驅(qū)動。另外三級速率的預(yù)設(shè)值可以按照用戶對換星效率的要求從取值范圍內(nèi)進行選取，方法靈活、實用。
[0034](3)三級速率的切換條件，是通過剩余角度驅(qū)動量來進行判斷的，相比角速率線性增加方法更為簡單；而且每級驅(qū)動都進行了嚴(yán)格的角度驅(qū)動量的計算和精確的時間控制，因此本方法能更加有效地保證天線目標(biāo)角度的驅(qū)動精度。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明的方法流程圖；
[0036]圖2為本發(fā)明的驅(qū)動控制方法與現(xiàn)有控制方法比較圖。
[0037]圖3為天線系統(tǒng)驅(qū)動開始后2s的驅(qū)動控制圖。
【具體實施方式】
[0038]本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星天線的平穩(wěn)驅(qū)動控制方法，該方法首先根據(jù)天線目標(biāo)角度計算出天線角度驅(qū)動量Θ，并判斷該角度驅(qū)動量Θ是否大于一級角度，若不大于則直接驅(qū)動天線完成驅(qū)動，否則進行天線一級角度驅(qū)動；然后計算剩余角度驅(qū)動量，并與二級角度進行比較，若小于則直接驅(qū)動天線完成驅(qū)動，否則進行天線二級角度驅(qū)動；最后計算剩余角度驅(qū)動量，并直接驅(qū)動天線完成驅(qū)動。該方法以一種三級驅(qū)動速率的方式控制天線轉(zhuǎn)動，不僅能有效地快速驅(qū)動天線到達目標(biāo)角度，而且避免了天線啟動瞬間角速率過大導(dǎo)致的系統(tǒng)不穩(wěn)定問題，完全適用于大轉(zhuǎn)動慣量天線，實現(xiàn)了動中通天線更換衛(wèi)星時的快速平穩(wěn)驅(qū)動。步驟如下:
[0039](1)根據(jù)天線目標(biāo)位置計算角度驅(qū)動量Θ，具體方法為:
[0040]Θ = Θ目標(biāo)-Θ當(dāng)前，
[0041]其中Θ g標(biāo)為對準(zhǔn)衛(wèi)星時天線的目標(biāo)角度，前為天線當(dāng)前角度。
[0042]并設(shè)置天線驅(qū)動角速率為一級速率V_frist，取值范圍為2° /s?4° /s，當(dāng)更換的衛(wèi)星與當(dāng)前衛(wèi)星的位置非常接近時，天線系統(tǒng)某一軸的角度驅(qū)動量很小時，該取值范圍能滿足小角度天線驅(qū)動的要求，能確保天線在低速啟動狀態(tài)下平