【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机载卫星通信天线控制领域，特别涉及到一种伺服电机集成运动控制系统，这种集成运动控制系统集成了天线控制单元、驱动单元(电机驱动器)、执行单元(电机组合，含直流伺服电机及减速器)、反馈元件(轴角编码器)合在一起所实现的功能。
技术介绍
1、天线控制单元、驱动单元(电机驱动器)、执行单元(电机组合，含直流伺服电机及减速器)、反馈元件(轴角编码器)分别是机载卫星通信天线伺服控制的核心、驱动核心、传动核心、角度及状态信息采集的核心。天线控制单元通过控制总线发送指令给电机驱动器，电机驱动器收到指令后驱动电机组合转动，电机组合通过末端的小齿轮带动卫星天线轴向的大齿轮转动来完成卫星天线各轴向的运动，卫星天线各轴向大齿轮转动的同时又带动轴角编码器末端的小齿轮转动来完成轴角编码器和卫星天线的同步，从而测算出天线的角度信息。轴角编码器再通过控制总线将卫星天线的角度信息传递给天线控制单元，天线控制单元通过传动比核算计算出卫星天线的实际角度，再将卫星天线的实际角度和卫星天线需要对星的理论角度做差，以此角度差作为控制卫星天线的指令角度再次发出控制指令，完成上述相同的控制，直到卫星天线对准所需要跟踪的卫星。这就是卫星天线工作的基本原理，简单的说就是通过天线控制单元发送指令给电机驱动器，驱动电机组合带动齿轮传动链一起完成机载卫星通信天线对卫星的搜索、捕获、跟踪等功能，以保证机载卫星通信链路的畅通。
2、随着移动卫星通信技术的发展，机载卫星通信天线越来越多的被应用到军事、民航、地质勘察、应急通信等多个领域。同时随着装机机型的增加、机载卫
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种伺服电机集成运动控制系统。此系统将驱动单元的各轴驱动器分别集成到各轴电机组合和轴角编码器的后端，使整个系统中不再有独立的驱动单元，大大节省了结构空间；
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、一种伺服电机集成运动控制系统，包括天线控制单元和电机组合；电机组合主要由沿传动方向的伺服电机4、减速器3、减速器轴1和电机传动小齿轮2组成，还包括轴角编码器与小型化电机驱动器集成5；
4、所述轴角编码器与小型化电机驱动器集成5主要由电机控制单元9、电机驱动放大单元10、轴角编码器11和电机轴12组成；
5、所述轴角编码器11粘接在伺服电机后段的电机轴12旋转轴心上，采用非接触式方式工作，并通过相应的感应元件输出脉冲信号；所述电机控制单元9和电机驱动放大单元10均集成至轴角编码器11的后方；所述轴角编码器11跟随电机组合的转动获得天线轴角信息，并将天线轴角信息直接送至电机驱动器进行闭环控制；
6、所述天线控制单元作为机载卫星通信天线的控制核心，主要用于完成对机载卫星通信天线状态及天线角度信息的采集、上级指令的接收、飞机惯导航向、姿态信息的采集、跟踪任务卫星参数的采集、跟踪卫星所需的指向角解算、载体坐标系到天线坐标系的坐标变换、跟踪卫星核心算法以及各环路的位置闭环控制；
7、天线控制单元通过can总线控制通过电机组合工作，完成卫星天线对所要对准卫星的搜索、捕获和跟踪。
8、进一步的，轴角编码器工作时，电机轴带动轴角编码器转轴转动，集成到光电接收器件上的发光二极管发出蓝光，蓝光经轴角编码器反射到光电接收阵列，光电接收阵列感知光强变化后，获得两路模拟量周期曲线，经过a/d转换处理而获得增量信号，以此轴角编码器就近直接给电机驱动器的速度环提供测速反馈。
9、进一步的，所述减速器的减速器轴1通过楔键与电机传动小齿轮2配合，来完成伺服电机集成运动控制系统对天线轴的驱动；在该结构形式下，轴角编码器用来提供天线该轴向的位置量，用于位置闭环。当电机转动时光电转盘同时旋转，此时光敏元件便发出与电机轴转速成正比的脉冲信号，该信号通过采样后，与固定频率的高频时钟脉冲的计数值比较、计算后得到被测伺服电机的转速。即将角度信息转变成一系列脉冲串，系统通过计算脉冲串的频率，来达到对电机转速测量的目的。经过换算过后的转动速度，可用于天线的速度闭环。
10、进一步的，还包括防护壳8，防护壳8通过固定螺钉7将轴角编码器与小型化电机驱动器集成5固定在伺服电机4主体上，完成对伺服电机集成运动控制系统的密封处理。
11、进一步的，所述电机控制单元9用于信息融合处理和电机控制算法运算，包括速度与电流环的控制算法、电机参数辨识与控制器参数自整定算法；伺服电机集成运动控制系统控制指令流程图见图3所示、自动跟踪指令流程图见图4所示、电机参数自整定流程图见图5所示。
12、电机驱动放大单元用于实现电源功率转换，通过母线电压pwm调制驱动伺服电机4实现高精度运行。
13、与现有技术相比，本专利技术的优势在于：
14、1、伺服电机集成运动控制系统的专利技术将驱动单元的各轴驱动器分别集成到各轴电机组合和轴角码盘的后端，使整个系统中不再有独立的驱动单元，大大节省了结构空间；
15、2、将卫星天线每个轴的控制部分集成到伺服电机集成运动控制系统里，使卫星天线每个轴的控制更独立，提高控制效率同时更便于故障排查和维护；
16、3、将轴角编码器同轴集成到执行单元电机组合后出轴端，减少了一个传动齿轮，同时使得电机组合和轴角编码器的传动误差为零，提高了天线轴角精度；
17、4、将电机驱动器(电机控制单元和电机驱动放大单元)集成到轴角编码器后端，直接将轴角编码器数据线连接到集成运动控制系统里进行解析处理，去掉传统控制系统里天线控制单元与轴角编码器之间的can总线，将传统控制系统中电机串行分时工作模式提升为并行同时工作的方式，提高控制效率；同时使电机组合的电枢线直接接入电机驱动器里，减少传输路径提高驱动系统电磁兼容性。
18、这种专利技术形式不仅节省了结构空间，而且减少系统布线长度，同时将三个独立布局的单元集成封壳到一个结构空间内，大大提高控制和驱动效率的同时，也大幅提升系统电磁兼容能力。虽然这种专利技术的前提是将驱动器小型化，但关键是将小型化后的驱动器以及轴角编码器同轴集成设计在一起的这种集控制、数据采集、驱动与一体形式的专利技术。
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1.一种伺服电机集成运动控制系统，包括天线控制单元和电机组合；电机组合主要由沿传动方向的伺服电机(4)、减速器(3)、减速器轴(1)和电机传动小齿轮(2)组成，其特征在于，还包括轴角编码器与小型化电机驱动器集成(5)；
2.根据权利要求1所述的一种伺服电机集成运动控制系统，其特征在于，运到控制系统工作时，电机轴带动轴角编码器转轴转动，集成到光电接收器件上的发光二极管发光，再经轴角编码器反射到光电接收阵列，光电接收阵列感知光强变化后，获得两路模拟量周期曲线，经过A/D转换处理而获得增量信号，以此轴角编码器就近直接给电机驱动器的速度环提供测速反馈。
3.根据权利要求1所述的一种伺服电机集成运动控制系统，其特征在于，所述减速器的减速器轴(1)通过楔键与电机传动小齿轮(2)配合，来完成伺服电机集成运动控制系统对天线轴的驱动；在该结构形式下，轴角编码器用来提供天线该轴向的位置量，用于位置闭环。当电机转动时光电转盘同时旋转，此时光敏元件便发出与电机轴转速成正比的脉冲信号，该信号通过采样后，与固定频率的高频时钟脉冲的计数值比较、计算后得到被测伺服电机的转速。即将角度信息
4.根据权利要求1所述的一种伺服电机集成运动控制系统，其特征在于，还包括防护壳(8)，防护壳(8)通过固定螺钉(7)将轴角编码器与小型化电机驱动器集成(5)固定在伺服电机(4)主体上，完成对伺服电机集成运动控制系统的密封处理。
5.根据权利要求1所述的一种伺服电机集成运动控制系统，其特征在于，所述电机控制单元(9)用于信息融合处理和电机控制算法运算，包括速度与电流环的控制算法、电机参数辨识与控制器参数自整定算法；伺服电机集成运动控制系统控制指令流程图见图3所示、自动跟踪指令流程图见图4所示、电机参数自整定流程图见图5所示。
...【技术特征摘要】
1.一种伺服电机集成运动控制系统，包括天线控制单元和电机组合；电机组合主要由沿传动方向的伺服电机(4)、减速器(3)、减速器轴(1)和电机传动小齿轮(2)组成，其特征在于，还包括轴角编码器与小型化电机驱动器集成(5)；
2.根据权利要求1所述的一种伺服电机集成运动控制系统，其特征在于，运到控制系统工作时，电机轴带动轴角编码器转轴转动，集成到光电接收器件上的发光二极管发光，再经轴角编码器反射到光电接收阵列，光电接收阵列感知光强变化后，获得两路模拟量周期曲线，经过a/d转换处理而获得增量信号，以此轴角编码器就近直接给电机驱动器的速度环提供测速反馈。
3.根据权利要求1所述的一种伺服电机集成运动控制系统，其特征在于，所述减速器的减速器轴(1)通过楔键与电机传动小齿轮(2)配合，来完成伺服电机集成运动控制系统对天线轴的驱动；在该结构形式下，轴角编码器用来提供天线该轴向的位置量，用于位置闭环。当电机转动时光电...
【专利技术属性】
技术研发人员：武伟良，李聪聪，张硕，张立军，王颜，高建海，马万垒，崔玉龙，刘兴隆，李晓普，白海龙，王龙，蔡文莉，张明飞，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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