一種衛(wèi)星天線的平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)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(dòng)控制方法，適用于要求動(dòng)中通天線快速平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)到目標(biāo)角度的場(chǎng)合，屬于衛(wèi)星通訊技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在動(dòng)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(jì)算出天線系統(tǒng)各軸的目標(biāo)角度驅(qū)動(dòng)量，再將該角度驅(qū)動(dòng)量發(fā)送給天線伺服系統(tǒng)，由天線伺服系統(tǒng)中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)到目標(biāo)位置。
[0003]為了能實(shí)現(xiàn)動(dòng)中通的快速更換衛(wèi)星，盡量縮短轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間，現(xiàn)有技術(shù)一般將更換衛(wèi)星時(shí)的驅(qū)動(dòng)角速率設(shè)置為天線伺服系統(tǒng)電機(jī)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(yùn)行前先將驅(qū)動(dòng)角速率設(shè)為某一常值，更換衛(wèi)星時(shí)不再進(jìn)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(dòng)角速率較小時(shí)，天線目標(biāo)角度的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間會(huì)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(dá)到了電機(jī)允許的最大角速率，雖然轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間會(huì)減小，更換衛(wèi)星效率有所提高，但會(huì)增加天線系統(tǒng)啟動(dòng)瞬間的不穩(wěn)定現(xiàn)象，尤其在使用大轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)常值角加速度，天線啟動(dòng)時(shí)即開始角速率加速過程，直至到達(dá)目標(biāo)角度。但天線系統(tǒng)每次需要的轉(zhuǎn)動(dòng)角度均不相同，有時(shí)很大而有時(shí)則會(huì)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(dòng)慣量天線的情況下，避免天線啟動(dòng)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(dòng)控制方案，是實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星天線快速平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)控制的一個(gè)難點(diǎn)。

【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(dòng)控制方法，避免天線啟動(dòng)瞬間角速率過大導(dǎo)致的系統(tǒng)不穩(wěn)定問題，設(shè)計(jì)了合理的天線更換衛(wèi)星驅(qū)動(dòng)控制方案，完全適用于大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量天線，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)中通天線的更換衛(wèi)星時(shí)的快速平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)。
[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(dòng)控制方法，步驟如下:
[0009](1)根據(jù)天線目標(biāo)角度計(jì)算角度驅(qū)動(dòng)量Θ，并設(shè)置天線驅(qū)動(dòng)角速率為一級(jí)速率乂_frist ；
[0010](2)判斷角度驅(qū)動(dòng)量Θ是否大于一級(jí)角度0_first，若不大于，則發(fā)送控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)天線以一級(jí)速率V_frist進(jìn)行角度驅(qū)動(dòng)量Θ的轉(zhuǎn)動(dòng)，之后進(jìn)入步驟(5);若大于，則發(fā)送控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)天線以一級(jí)速率V_frist進(jìn)行一級(jí)角度0_first的轉(zhuǎn)動(dòng)，之后進(jìn)入步驟(3)；
[0011](3)將天線驅(qū)動(dòng)角速率設(shè)置為二級(jí)速率V_SeCond，計(jì)算剩余角度驅(qū)動(dòng)量Δ Θ ”并判斷剩余角度驅(qū)動(dòng)量A 是否大于二級(jí)角度0_Second，若不大于，則發(fā)送控制信號(hào)以二級(jí)速率V_SeCond驅(qū)動(dòng)天線進(jìn)行剩余角度驅(qū)動(dòng)量△ 的轉(zhuǎn)動(dòng)，之后進(jìn)入步驟(5);若大于，則發(fā)送控制信號(hào)以二級(jí)速率V_SeCond驅(qū)動(dòng)天線進(jìn)行二級(jí)角度Θ _Second的轉(zhuǎn)動(dòng)，之后進(jìn)入步驟⑷；
[0012](4)將天線驅(qū)動(dòng)角速率設(shè)置為終級(jí)速率V_Limit，計(jì)算二次剩余角度驅(qū)動(dòng)量Δ Θ 2，并發(fā)送控制信號(hào)以終級(jí)速率V_Limit驅(qū)動(dòng)天線進(jìn)行二次剩余角度驅(qū)動(dòng)量△ θ2的轉(zhuǎn)動(dòng)，之后進(jìn)入步驟(5);
[0013](5)天線到達(dá)目標(biāo)位置，完成了天線平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)控制。
[0014]所述步驟(1)中根據(jù)天線目標(biāo)角度計(jì)算角度驅(qū)動(dòng)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(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星時(shí)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(jí)角度Θ _first的方法為:
[0018]Θ _first = V_first X 1\。
[0019]其中V_frist為一級(jí)速率，?\為按照一級(jí)速率驅(qū)動(dòng)天線的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間。
[0020]所述步驟(3)中計(jì)算剩余角度驅(qū)動(dòng)量Δ Θ 方法為:
[0021]Δ Θ Θ-θ—firstο
[0022]所述步驟(3)中計(jì)算天線二級(jí)角度Θ _Second的方法為:
[0023]Θ _Second = V_SecondXT2，
[0024]其中V_SeCond為二級(jí)速率，1~2為按照二級(jí)速率驅(qū)動(dòng)天線的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間。
[0025]所述步驟(4)中計(jì)算二次剩余角度驅(qū)動(dòng)量Δ Θ 2的方法為:
[0026]Δ Θ 2= Δ Θ Θ _Second0
[0027]所述一級(jí)速率V_frist、二級(jí)速率V_Second和終級(jí)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(jí)角度0_first、二級(jí)角度0_SeCOnd滿足如下關(guān)系:0_first〈 θ_Second。
[0029]一級(jí)速的取值范圍為2° /s?4° /s，二級(jí)速率V_Second的取值范圍為6° /s?8° /s，終級(jí)速率￥_1^111^的取值范圍為10° /s?15° /s。
[0030]一級(jí)速率轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間?\、二級(jí)速率轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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(diǎn)如下:
[0032](1)本發(fā)明改變了現(xiàn)有技術(shù)將天線驅(qū)動(dòng)角速率預(yù)設(shè)為一個(gè)固定常值或者以預(yù)設(shè)常值角加速度進(jìn)行線性遞增的做法，采用了一種驅(qū)動(dòng)角速度三級(jí)遞增的天線驅(qū)動(dòng)控制方法。該方法相比一個(gè)固定常值角速率或者角加速度的環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)，因?yàn)槿绻炀€換星時(shí)角度驅(qū)動(dòng)量較小，則天線會(huì)以小角速率驅(qū)動(dòng)天線到位，不會(huì)引起大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量天線的不平穩(wěn)，也不會(huì)因?yàn)轭A(yù)設(shè)的常值角加速度過大使驅(qū)動(dòng)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(shí)角度驅(qū)動(dòng)量很大，系統(tǒng)會(huì)按照三級(jí)遞增的模式在幾秒鐘內(nèi)達(dá)到預(yù)設(shè)的最大驅(qū)動(dòng)角速率，不會(huì)延長更換衛(wèi)星時(shí)間。相比現(xiàn)有技術(shù)，該方法不僅適合于各種轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的天線，而且能在各種驅(qū)動(dòng)角度下實(shí)現(xiàn)天線的快速平滑驅(qū)動(dòng)。
[0033](2)本發(fā)明的三級(jí)驅(qū)動(dòng)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(shí)際天線系統(tǒng)摸索得到的，尤其是一級(jí)速率V_frist的取值即使是在使用大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量天線的情況下，也不會(huì)引起天線的不平穩(wěn)，而二級(jí)速率的取值又很好的連接了一級(jí)速率和終極速率，使天線系統(tǒng)能快速平滑的達(dá)到終極角速率，快速地完成目標(biāo)角度的驅(qū)動(dòng)。另外三級(jí)速率的預(yù)設(shè)值可以按照用戶對(duì)換星效率的要求從取值范圍內(nèi)進(jìn)行選取，方法靈活、實(shí)用。
[0034](3)三級(jí)速率的切換條件，是通過剩余角度驅(qū)動(dòng)量來進(jìn)行判斷的，相比角速率線性增加方法更為簡單；而且每級(jí)驅(qū)動(dòng)都進(jìn)行了嚴(yán)格的角度驅(qū)動(dòng)量的計(jì)算和精確的時(shí)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(dòng)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(dòng)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(dòng)開始后2s的驅(qū)動(dòng)控制圖。
【具體實(shí)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(dòng)控制方法，該方法首先根據(jù)天線目標(biāo)角度計(jì)算出天線角度驅(qū)動(dòng)量Θ，并判斷該角度驅(qū)動(dòng)量Θ是否大于一級(jí)角度，若不大于則直接驅(qū)動(dòng)天線完成驅(qū)動(dòng)，否則進(jìn)行天線一級(jí)角度驅(qū)動(dòng)；然后計(jì)算剩余角度驅(qū)動(dòng)量，并與二級(jí)角度進(jìn)行比較，若小于則直接驅(qū)動(dòng)天線完成驅(qū)動(dòng)，否則進(jìn)行天線二級(jí)角度驅(qū)動(dòng)；最后計(jì)算剩余角度驅(qū)動(dòng)量，并直接驅(qū)動(dòng)天線完成驅(qū)動(dòng)。該方法以一種三級(jí)驅(qū)動(dòng)速率的方式控制天線轉(zhuǎn)動(dòng)，不僅能有效地快速驅(qū)動(dòng)天線到達(dá)目標(biāo)角度，而且避免了天線啟動(dòng)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(dòng)慣量天線，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)中通天線更換衛(wèi)星時(shí)的快速平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)。步驟如下:
[0039](1)根據(jù)天線目標(biāo)位置計(jì)算角度驅(qū)動(dòng)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(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星時(shí)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(dòng)角速率為一級(jí)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(shí)，天線系統(tǒng)某一軸的角度驅(qū)動(dòng)量很小時(shí)，該取值范圍能滿足小角度天線驅(qū)動(dòng)的要求，能確保天線在低速啟動(dòng)狀態(tài)下平