一种卫星天线的平稳驱动控制方法技术

一种卫星天线的平稳驱动控制方法，该方法首先根据天线目标角度计算出天线角度驱动量θ，并判断该角度驱动量θ是否大于一级角度，若不大于则直接驱动天线完成驱动，否则进行天线一级角度驱动；然后计算剩余角度驱动量，并与二级角度进行比较，若小于则直接驱动天线完成驱动，否则进行天线二级角度驱动；最后计算剩余角度驱动量，并直接驱动天线完成驱动。该方法以一种三级驱动速率方式控制天线转动，不仅能有效地快速驱动天线到达目标角度，而且避免了天线启动瞬间角速率过大导致的系统不稳定问题，完全适用于大转动惯量天线，实现了动中通天线更换卫星时的快速平稳驱动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供了，适用于要求动中通天线快速平稳转动到目标角度的场合，属于卫星通讯

技术介绍
在动中通天线跟踪卫星过程中，当惯导系统接收到更换卫星的指令后，首先由惯导系统根据更换目标卫星的位置计算出天线系统各轴的目标角度驱动量，再将该角度驱动量发送给天线伺服系统，由天线伺服系统中的电机驱动天线转动到目标位置。为了能实现动中通的快速更换卫星，尽量缩短转动时间，现有技术一般将更换卫星时的驱动角速率设置为天线伺服系统电机允许的最大角速率，且设置为一常值。这种常值速率控制方法简单可靠，程序运行前先将驱动角速率设为某一常值，更换卫星时不再进行更改。但该方法也存在较大的问题，即常值速率的环境适应性较差。如果该常值过小，即天线驱动角速率较小时，天线目标角度的转动时间会加长，降低了天线更换卫星效率；但如果该常值过大，甚至达到了电机允许的最大角速率，虽然转动时间会减小，更换卫星效率有所提高，但会增加天线系统启动瞬间的不稳定现象，尤其在使用大转动惯量天线的情况下。另外，现有技术还采用角速率线性增加的方法，即设置一个常值角加速度，天线启动时即开始角速率加速过程，直至到达目标角度。但天线系统每次需要的转动角度均不相同，有时很大而有时则会很小，因此如何预设该常值角加速度也存在适应性问题。因此，如何在使用大转动惯量天线的情况下，避免天线启动瞬间角速率过大导致的系统不稳定问题，设置合理的天线更换卫星驱动控制方案，是实现卫星天线快速平稳驱动控制的一个难点。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题:克服现有技术的不足，提供了，避免天线启动瞬间角速率过大导致的系统不稳定问题，设计了合理的天线更换卫星驱动控制方案，完全适用于大转动惯量天线，实现了动中通天线的更换卫星时的快速平稳驱动。本专利技术的技术解决方案:—种卫星天线的平稳驱动控制方法，步骤如下:(1)根据天线目标角度计算角度驱动量Θ，并设置天线驱动角速率为一级速率乂_frist ；(2)判断角度驱动量Θ是否大于一级角度0_first，若不大于，则发送控制信号驱动天线以一级速率V_frist进行角度驱动量Θ的转动，之后进入步骤(5);若大于，则发送控制信号驱动天线以一级速率V_frist进行一级角度0_first的转动，之后进入步骤(3)；(3)将天线驱动角速率设置为二级速率V_SeCond，计算剩余角度驱动量Δ Θ ”并判断剩余角度驱动量A 是否大于二级角度0_Second，若不大于，则发送控制信号以二级速率V_SeCond驱动天线进行剩余角度驱动量△ 的转动，之后进入步骤(5);若大于，则发送控制信号以二级速率V_SeCond驱动天线进行二级角度Θ _Second的转动，之后进入步骤⑷；(4)将天线驱动角速率设置为终级速率V_Limit，计算二次剩余角度驱动量Δ Θ 2，并发送控制信号以终级速率V_Limit驱动天线进行二次剩余角度驱动量△ θ2的转动，之后进入步骤(5);(5)天线到达目标位置，完成了天线平稳驱动控制。所述步骤(1)中根据天线目标角度计算角度驱动量Θ的方法为:θ = Θ目标-Θ当前，其中Θ g标为对准卫星时天线的目标角度，前为天线当前角度。所述步骤⑵中天线一级角度Θ _first的方法为:Θ _first = V_first X 1\。其中V_frist为一级速率，?\为按照一级速率驱动天线的转动时间。所述步骤(3)中计算剩余角度驱动量Δ Θ 方法为:Δ Θ Θ-θ—firstο所述步骤(3)中计算天线二级角度Θ _Second的方法为:Θ _Second = V_SecondXT2，其中V_SeCond为二级速率，1~2为按照二级速率驱动天线的转动时间。所述步骤(4)中计算二次剩余角度驱动量Δ Θ 2的方法为:Δ Θ 2= Δ Θ Θ _Second0所述一级速率V_frist、二级速率V_Second和终级速率V_Limit应为0〈V_frist〈V_Second〈V_Limit〈FVMAX，其中，FVMAX为天线允许的最大角速率。所述一级角度0_first、二级角度0_SeCOnd满足如下关系:0_first〈 θ_Second。一级速的取值范围为2° /s?4° /s，二级速率V_Second的取值范围为6° /s?8° /s，终级速率￥_1^111^的取值范围为10° /s?15° /s。一级速率转动时间?\、二级速率转动时间Τ2满足如下关系:Τ Τ2，且取值范围均为1?2s0本专利技术与现有技术相比的优点如下:(1)本专利技术改变了现有技术将天线驱动角速率预设为一个固定常值或者以预设常值角加速度进行线性递增的做法，采用了一种驱动角速度三级递增的天线驱动控制方法。该方法相比一个固定常值角速率或者角加速度的环境适应性更强，因为如果天线换星时角度驱动量较小，则天线会以小角速率驱动天线到位，不会引起大转动惯量天线的不平稳，也不会因为预设的常值角加速度过大使驱动角速度线性递增过快，而导致天线不平稳；若天线换星时角度驱动量很大，系统会按照三级递增的模式在几秒钟内达到预设的最大驱动角速率，不会延长更换卫星时间。相比现有技术，该方法不仅适合于各种转动惯量的天线，而且能在各种驱动角度下实现天线的快速平滑驱动。(2)本专利技术的三级驱动速率设置为逐渐递增的，且预设地速率常值是经过实际天线系统摸索得到的，尤其是一级速率V_frist的取值即使是在使用大转动惯量天线的情况下，也不会引起天线的不平稳，而二级速率的取值又很好的连接了一级速率和终极速率，使天线系统能快速平滑的达到终极角速率，快速地完成目标角度的驱动。另外三级速率的预设值可以按照用户对换星效率的要求从取值范围内进行选取，方法灵活、实用。(3)三级速率的切换条件，是通过剩余角度驱动量来进行判断的，相比角速率线性增加方法更为简单；而且每级驱动都进行了严格的角度驱动量的计算和精确的时间控制，因此本方法能更加有效地保证天线目标角度的驱动精度。【附图说明】图1为本专利技术的方法流程图；图2为本专利技术的驱动控制方法与现有控制方法比较图。图3为天线系统驱动开始后2s的驱动控制图。【具体实施方式】本专利技术提供了，该方法首先根据天线目标角度计算出天线角度驱动量Θ，并判断该角度驱动量Θ是否大于一级角度，若不大于则直接驱动天线完成驱动，否则进行天线一级角度驱动；然后计算剩余角度驱动量，并与二级角度进行比较，若小于则直接驱动天线完成驱动，否则进行天线二级角度驱动；最后计算剩余角度驱动量，并直接驱动天线完成驱动。该方法以一种三级驱动速率的方式控制天线转动，不仅能有效地快速驱动天线到达目标角度，而且避免了天线启动瞬间角速率过大导致的系统不稳定问题，完全适用于大转动惯量天线，实现了动中通天线更换卫星时的快速平稳驱动。步骤如下:(1)根据天线目标位置计算角度驱动量Θ，具体方法为:Θ = Θ目标-Θ当前，其中Θ g标为对准卫星时天线的目标角度，前为天线当前角度。并设置天线驱动角速率为一级速率V_frist，取值范围为2° /s?4° /s，当更换的卫星与当前卫星的位置非常接近时，天线系统某一轴的角度驱动量很小时，该取值范围能满足小角度天线驱动的要求，能确保天线在低速启动状态下平当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星天线的平稳驱动控制方法，其特征在于步骤如下：(1)根据天线目标角度计算角度驱动量θ，并设置天线驱动角速率为一级速率V_frist；(2)判断角度驱动量θ是否大于一级角度θ_first，若不大于，则发送控制信号驱动天线以一级速率V_frist进行角度驱动量θ的转动，之后进入步骤(5)；若大于，则发送控制信号驱动天线以一级速率V_frist进行一级角度θ_first的转动，之后进入步骤(3)；(3)将天线驱动角速率设置为二级速率V_Second，计算剩余角度驱动量Δθ1，并判断剩余角度驱动量Δθ1是否大于二级角度θ_Second，若不大于，则发送控制信号以二级速率V_Second驱动天线进行剩余角度驱动量Δθ1的转动，之后进入步骤(5)；若大于，则发送控制信号以二级速率V_Second驱动天线进行二级角度θ_Second的转动，之后进入步骤(4)；(4)将天线驱动角速率设置为终级速率V_Limit，计算二次剩余角度驱动量Δθ2，并发送控制信号以终级速率V_Limit驱动天线进行二次剩余角度驱动量Δθ2的转动，之后进入步骤(5)；(5)天线到达目标位置，完成了天线平稳驱动控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭涛，邬江，袁伟涛，杨新华，门吉卓，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11