全自动卫星天线定位伺服控制系统概要
全自动卫星天线定位伺服控制系统概要
全自动卫星天线定位伺服控制系统本控制系统是专门为4.5M卫星天线设计制作，通过本控制系统可方便地进行天线的方位、俯仰和极化的角度调整。
由于采用了新型交流伺服控制器，使天线的各角度的控制精度得以大幅提高，在目前国内同类系统中应用技术较为先进。
（一）卫星天线控制系统的方案采用我公司生产的交流伺服控制器和交流异步电机组成的伺服驱动单元，以可编程控制器、可编程终端等组成控制单元。
系统构成方案如图所示。
（二）系统功能及技术指标该系统由室内控制单元和室外伺服驱动单元组成，通过可编程终端显示的文字提示进行操作。
交流伺服控制器驱动天线机构上的交流异步电机实现精确的位置、速度控制，以实现天线的方位、俯仰和极化的角度调整。
安装在电机上的编码器不仅为交流伺服控制提供反馈信息，而且为室内控制单元提供天线的方位、俯仰信息，经数据处理后用于控制和显示角度。
软件在实现系统的各种功能中起着非常重要的作用。
本系统的软件有交流伺服控制器(3台)的程序、可编程控制器的程序和可编程终端的程序。
这几种程序分别担负着人机界面、数据处理、动作控制以及状态监视等各种作用。
与天线方位有关的软件部分对应于天线和本系统安装在北半球。
动作范围：方位90.00°(东)～270.00°(西)［正南为180°］俯仰 5.00°(俯)～90.00°(仰)极化±90°动作方式：⑴角度操作：设定角度值，运动至设定位置。
（对好第一颗星之后）⑵步进操作：选择步进距（小步距0.01°、中步距0.05°、大步距0.25°）后，单键操作，按1次键，运动1步。
⑶启停操作：选择电机转速(方位、俯仰和极化的速度分挡不同)后，单键操作，按1次运动、再按1次停止。
换星操作：按序号登录5颗星的方位角、俯仰角数据。
设定目标星号后执行换星。
非常快捷、方便。
若所设定的星号未登录则不执行并提示“无效”。
基于电压空间矢量控制的卫星天线伺服系统
比较 ，如有误差则进行位置调节算法计算 ，其计算结果作为速度给定输入 ，并进行速度调节算法计 算 ，其 计算 结果 再作 为 电流给 定输 入 ，与 电流反馈 信 号 比较 后进 行 电 流调节 ，电流 调节 信号 作为 产
生电压 向量 幅值 的依据 ，通过查 表 法查 出 Ｐ ＷＭ 的波形 分配 ，并 产生 Ｐ ＷＭ 控 制 波形 。该 Ｐ ＷＭ 波
一
速 度 调
电 — ＋ 电
Ｉ 节一 ▲ ｌ 节
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图 ｌ 伺 服 驱 动 控 制 器 框 图
系统控 制 是根据 转 速要求 ，计 算 出 当前 电机 应 处的转 子位 置并 给 定信号 ，与位 置反 馈信 号进 行
略 ，组成 电流 、速 度 和位置 的三 环 调速 控制 系统 ｌ 。无 槽 正 弦 波 电机 的采 用 保证 了力 矩 的平稳 性 ， ２ ］ 进 一 步提 高 了稳 态 和瞬 态精 度 。系 统 中 电流 环 、速 度 环 、位 置 环 的 采 样 频 率 分 别 为 ０ ２ 、ｌ 、 ． ｍｓ ｍｓ
在 卫 星天线 的伺服 控制 系统 中 ，伺 服 电机驱 动 天线 进 行 周 期 扫 描 ，为 成 像设 备 提供 成 像 数据 。
它 要求 有扫 描 周期 起始 的位 置信 号 ，同时要求 扫 描 周期非 常 精确 ，且 要 求扫 描天 线在 理 论上 应该 严 格 地 匀速旋 转 。伺 服驱 动控 制 系统 原理框 图如 图 １ 示 。由于转 速精 度 要求 万分 之二 ，其他 方式 控 所 制 难 以保证 精度 ，故采 用 同步运 行方 式控 制 。系统 中 Ａ／ Ｄ为 １ ｂｔ ＷＭ 为 １ ｂｔ ０ ｉ，Ｐ ６ ｉ，速度 传 感器 为 １ 位 绝 对位 置式 光 电编码 器 ，而 且 由于驱 动 电机 采 用 的是 同步 电机 ，其 稳 态 转速 完 全 由施 加 在 电 ６
卫星天线伺服控制系统研究
| 工程技术与应用| Engineering Technology and Application·24·2016年10月卫星天线伺服控制系统研究景丹玉，韩 刚（91917部队，北京 102400）摘 要：在进行卫星通信过程中，天线的快速、准确、精密、稳定将会直接决定其通信质量的高低，因此需要采取措施构建一个安全、可靠、稳定的通信链路，以确保其通信过程的顺利进行。
文章对卫星天线伺服控制系统给予介绍和探讨。
关键词：卫星天线；伺服控制系统；工作原理；数学模型中图分类号：TN828.5 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2016）10-0024-011 卫星天线伺服控制系统简介1.1 卫星天线伺服系统的工作原理在进行卫星天线伺服系统设计过程中，要按照星载计算机预先设定的天线转向命令，来使两个方向天线转向设定的位置，从而进行数据传输任务。
其卫星天线系统常用频段主要有C、Ku、Ka等。
而卫星电视广播常选择C 频段。
Ka频段主要是向客户提供千兆比特级的数字传输、高速的卫星通信、高清数字电视以及一些个人通信业务。
以Ku频段的机载卫星天线伺服控制系统为例，它可以高精度的快速、准确的实现对目标卫星的校正，构建安全、稳定的持续信号输出链路，以实现通信服务。
天线平台和伺服平台是双系统的两种平台体制，后者具有两个不同的正交自由的天线座，分别是俯仰天线座和方位天线座。
与单平台的设计方案相比，上述结构的设计不仅可以有效提高伺服系统的带宽范围，而且还能够在一定程度上提升系统的谐振效率。
卫星天线伺服系统主要由以下几部分组成，分别是伺服电动机、限位开关、角度传感器、伺服控制器、测速电动机、PWM伺服控制驱动器、减速器等。
在伺服控制器系统中，俯仰和方位以对星开始，根据GPS数据来对计算机和卫星实现控制，并实时监测天线载机的飞行状态，以准确的得出俯仰的角度、天线的方位等信息，通过坐标换算可以得到相应的载体坐标系角度，最后借助一定的手段进行方位闭环的调整，可以使天线准确对准卫星，从而有效的实现卫星通信。
伺服控制器在航空航天领域的应用简介
伺服控制器在航空航天领域的应用简介简介：伺服控制器是一种用于控制和驱动伺服电机的电子设备。
在航空航天领域，伺服控制器发挥着重要的作用。
它们被广泛应用于航空航天器、导弹、卫星等空中和太空探索任务中的各种应用。
本文将介绍伺服控制器在航空航天领域的应用及其重要性。
1.导航和飞行控制：伺服控制器在飞机和其他航空器的导航和飞行控制系统中起着关键作用。
航空航天器的导航系统需要准确地测量飞行姿态、位置和速度，并进行实时调整。
伺服控制器通过控制伺服电机的转动来实现飞行器的稳定性和姿态控制。
它们能够根据飞行数据进行准确的修正，并调整飞行器的角度、位置和速度，确保飞行的安全和平稳。
2.地面控制系统：在航空航天领域中，地面控制系统扮演着重要的角色，用于监控和控制航空航天器的飞行。
伺服控制器广泛应用于地面控制系统中，通过远程控制机构、执行命令以及对飞行器进行实时状态监测和故障检测。
伺服控制器在地面控制系统中起到了连接和协调的作用，确保飞行器能够正常工作和完成任务。
3.卫星通信系统：在航空航天领域中，卫星通信系统对于空中和太空任务的成功至关重要。
伺服控制器用于控制卫星的定位和稳定，确保通信天线能够准确对准地面目标。
伺服控制器通过控制卫星的姿态和方向，使卫星能够稳定地保持与地面通信站点的联系。
它们确保了高质量的通信信号传输，提高了通信系统的可靠性和效率。
4.空间探测任务：伺服控制器在航天领域的空间探测任务中也发挥着重要作用。
例如，探测器和卫星需要精确的定位和导航能力，以便在太空中准确地执行任务。
伺服控制器用于控制太阳能电池板的方向和角度，以及控制航天器的定位和速度。
它们帮助探测器保持稳定和精确的运行状态，以收集和传输重要的科学数据。
总结：伺服控制器在航空航天领域的应用起到了关键的作用。
它们在飞行控制、导航和定位、通信系统以及空间探测任务中发挥着重要的功能。
伺服控制器通过精确控制伺服电机的运动，确保了航空航天器的稳定性、安全性和准确性。
便携式全自动卫星通信天线系统
便携式全自动卫星通信天线系统一.产品概述全自动卫星通信系统主要针对政府应急通信部门、人防、新闻媒体、移动通信运营商、公安、消防、边防、武警、部队、企事业等用户而设计的新一代卫星通信设备。
系统配备等效口径为1米的高性能偏馈型碳纤维抛物面天线及馈源系统，并采用短焦距设计，具有更强的便携性和易操作性。
高精度的卫星天线系统具有全自动的一键对星功能工作模式，设备从展开、跟踪、对星、调整、收藏均可全自动完成，安装简单，无须较准，快速对星，并具有全自动和手动两种工作模式。
断电时，配备有手摇柄可手动操作。
系统借助于高性能的信标接收机、高精度LNB、高可靠性传动系统和可靠稳定的天线控制系统及跟踪控制软件，使得其具有优秀的跟踪精度和100%的寻星准确率。
二.系统设计特点1.高度集成：天线反射系统采用短焦距距一体化的结构设计理念，充分实现了设备的一体化、小型化、智能化、简单化的特点，并在一个箱体中高度集成了天伺馈跟及射频信道的所有设备；2.通用性设计理念：整机结构通用设计，可安装市场主流的BUC和LNB，BUC功率目前BUC可配置到40W，同时BUC的用电可由天线内部综合供给电源提供；3.低仰角工作能力：天线设计工作仰角为+5~+90°，配合优异的旁瓣性能，可满足低仰角状态下的使用要求；4.高效率的通信系统：高性能天馈系统配备高效率BUC，使得系统具有更为强大的EIRP能力。
配置6.5W BUC时系统的上行EIRP达到48.7dBw，可满足多种需求下的使用要求；5.极低的上行插入损耗：采用专用旋转关节和异型波导连接BUC，配合专用的赋形喇叭，使得系统具备极低的插入损耗和良好的驻波特性，极大的增加了上行功率的可用度；6.卓越的信标接收机：专用双锁相环设计的信标接收机，配合防错锁软件功能，使得天线系统具有100%的对星准确率，同时具有低功耗以及信标、大载波两种工作模式；7.高效的电源供给系统：定制开发的综合供给电源，能够为集成到天线上的所有设备供电，包括BUC(满足40WBUC的供电需求)和LNB，并对外提供220VAC和18~60VDC两种接口供用户选择。
伺服控制系统的原理和应用
伺服控制系统的原理和应用伺服控制系统是一种广泛应用于工业自动化领域的控制系统，它能够实现对机械设备运动的高精度控制。
本文将介绍伺服控制系统的原理和应用。
一、原理伺服控制系统的基本原理是通过对反馈信号的检测和控制，实现对输出信号的精确控制。
它由三个主要组成部分构成：传感器、控制器和执行机构。
1.传感器：传感器的作用是将运动装置的位置、速度等物理量转换为电信号，以便于控制器对其进行处理。
常用的传感器有编码器、光电开关等。
2.控制器：控制器是伺服控制系统的核心部分，它根据输入信号和反馈信号的差异，计算出控制量，并输出控制信号。
常用的控制器有PID控制器、模糊控制器等。
3.执行机构：执行机构是根据控制信号进行动作的部件，它将控制器输出的信号转化为力、力矩或位置调整等具体动作，从而实现机械设备的运动控制。
执行机构常见的有伺服马达、电动缸等。
伺服控制系统通过反馈控制的方式，不断调整输出信号，使得系统能够快速、准确地响应输入信号的变化。
在控制过程中，控制器根据设定值和反馈值之间的差异，采取相应的控制算法，输出控制信号，进而使执行机构调整位置、速度或力矩。
二、应用伺服控制系统广泛应用于工业生产中的各种机械设备，如机床、印刷设备、包装设备等。
它具有以下几个主要的应用特点：1.高精度控制：伺服控制系统能够实现高精度的位置、速度和力矩控制，因此在需要精确运动控制的工业生产中得到广泛应用。
例如，机械加工行业对零件加工的精度要求较高，采用伺服控制系统能够提高加工精度和质量。
2.快速响应能力：伺服控制系统能够快速响应输入信号的变化，并通过反馈控制实现快速调节。
因此，在需要高速运动和频繁变换工作状态的设备中，伺服控制系统具备明显的优势。
例如，自动化物流设备中的输送带、机器人等，需要在短时间内实现快速移动和动作切换，伺服控制系统能够满足这些需求。
3.稳定性好：伺服控制系统具有较好的稳定性和抗干扰能力。
通过合理的控制算法和反馈机制，能够有效抑制外部干扰对系统的影响，从而保证系统的稳定性。
卫星天线指向跟踪伺服系统容错性设计
机维修 ，所 以其对高可靠性和长寿命有着更高的要求。近年来 为 了提高用户星运 行的可靠性和延长其正 常工作寿命 ，对于用户星 天线控制系统广 泛采用 了冗余 容错技术 。针对有 中心裁决器的双
关键词 ： 星载天线
指 向控制
容错性
伺服系统
Ａｂｓｒａ ｔ Ｄｕｅｔ ｈ ｏ ｔ ｃ： ｏｔ ｅ ｃ ｍｐｌｘｔ ｆｔ ｏ ｒ ｌｓ ｓｅ ｓｒ ｔ ｅ ａ ｅｓ ｃａ ｒ ｃ ｓ ｉｇ ｅ ｖｒ ｎ ｎｔ ｓ ｔ ｌｉ ｎｅ ａ ｐ ｉｔｎｇａ ｄ ｔａ ｋｉｇ ｓ ｒ ｏ ｅ ｉｙｏ ｈｅ ｃ ｎｔｏ ｙ ｔ ｍ ｔｕｃｕｒ ｎｄ ｔ ｐｅ ｉｌｐ ｏ ｅ ｓｎ ｎ ｉｏ ｍｅ ， ａｅｌｔ ａ ｔｎｎ ｏｎ ｉ ｒｃ ｎ ｅ ｖ ｈ ｅ ｎ ｓ ｓｅ ｓ ｏ ｌ ｖ ｉｈ ｒｒ ｑ ｒ ｍｅ ｔｏ ｌａ ｌｔ ｄ ｌ ｅ ｓ ａ ． Ｆａ ｌ ｏｅ ａ ｃ ｅ ｈｎ ｌｇ ｓａ ｆ ｔｖ ｔ ｏ ｆａ ｈ ｅ ｉ ｇ ｈ ｇ ｙ ｔ ｍ ｈ ｕ ｄ ｈａ ｅ ｈｇ ｅ ｅ ｕｉ ｅ ｎ ｆｒ ｉｂｉｉ ａ ｉ —ｐ ｅ ｙｎ ｆ ｎ ｕ ｔｔｌｒ ｎ ｅ ｔ ｃ ｏｏ ｙ ｉ ｎ ｅ ｅｃｉｅ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｃ ｉｖ ｎ ｉ ｈ ｅ ｉ ｌ ｙｏ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｒｌａ ｉ ｔ ｆｃ ｎ ｒｌｓ ｓｅ ． Ｔｈｓｐａ ｒｐｒｓ ｎｓａ ｃ ｎｒ ｌｅ ｔｕｃｕ ｅｗｉｈ ｒ ｄ ｎｄ ｃ ｉｉ ｂ ｉ ｉ ｐｅ ｅ ｅ ｔ ｏ ｔｏ ｌｒｓｒ ｔ ｒ ｔ ｅ ｕ ａ ｙ ａ ｌｔ ｎ ｂ ｙ，ｄｅ ｃ ｂ ｓ ａｍｅ ｏ ｏ ｓ ｒ ｅ ｔ ｄ ｆｉ ｅ ｎ ａｉｎ ｆｒ ｉ ｈ ｍｐｌｍｅ ｔｔｏ ｏ ｆｕ ｔｔｌｒ ｃ ｗｉｃ ｎ ｎ ｇ ｍｅ ｔｍ ｏ ｕｅ ｗｉ ａ ｌ ｏ ｅ ａ ｅ ｓ ｔｈｉｇ ｍａ ａ ｅ ｎ ｄ ｌ ｔ ＣＰＬＤ， ａ ｄ ｕ ｅ ｄ ｌ— ｒ ｎ ｈ ｎ ｓ ｕａ ｐ ｔＲ Ｍ ｏ ｂ ｒｎｓ ｔｐａｈ ｏ ｅ ｔ ｏ ｔ ｌｅ ｓ ｉ ｈ ｏ Ａ ｔ ｅ ａ ｔａ ｍｉ ｔ ｆｔ ｗｏ ｃ ｎ ｒ ｌｒ ｎ ｔ ｅ ｈ ｏ
自动跟踪GPS卫星的伺服转台天线对准系统
技术指标
1) 天线转台：机电伺服式、1 至 4 个天线 2) 参数输入：具有经纬度、时间、高度及时间参数输入（通过控制接口） ； 3) 数据精度：≤ 0.1 ； （按最新星历进行伺服控制） 4) 接口方式：RS422 与 CAN 口 5) 数据格式与协议：含经度、纬度、高度、时间、方位、俯仰的数据传输 6) 自动修正功能：能根据天线返回时间对方位及俯仰角进行修正； 7) 输入工作电压：5V DC±10%；
式中： X s 、 Ys 、 Z s 为卫星在 ECEF 坐标系中的直角坐标，由于 ECEF 坐标系是基于 WGS84 坐标系的椭球模型建立起来的，所以 X s 、 Ys 、
Z s 也就是卫星在 WGS84 坐标系中的直角坐标。
1.2 卫星的可见性 利用上述卫星位置的推算方法可以计算出某一时刻的 GPS 、 GLONASS 卫星的坐标位置。但是这样的坐标并不能直接体现出卫星 对用户的可见性。可见性是与站心坐标直接相关联的。站心坐标系有 两种形式：一种是站心直角坐标系；另一种是站心极坐标系。 站心直角坐标系的定义为（图二） ：坐标系原点 Or 位于接收机，Z r
Yr 轴 轴与 Or 点的椭球法线相重合，X r 轴垂直于 Z r 轴指向椭球的短轴，
构成左手坐标系。 实际上， 它是一个当地地平 （北 垂直于 X r Or Z r 平面， 东天）坐标系， X r 指向北， Yr 指向东。 设 ( X ,Y , Z )T 、 ( X 0 , Y0 , Z 0 ) T 分别为卫星、在协议地球系中地坐标，
自动跟踪卫星的伺服转台天线对准系统
自动跟踪 GPS 卫星的伺服转台天线对准系统
自动跟踪 GPS 卫星的伺服转台天线对准系统主要功能是完成对 GPS 卫星的跟踪，最初选择卫星时（初始跟踪）应根据卫星分部保证 所选择的 4 颗卫星具有最好的几何布局 （几何精度因子 GDOP 最佳） ， 接着根据轨道参数计算所跟踪卫星下一时刻的方位及俯仰， 保证连续 跟踪；同时，在跟踪过程中若发现有任何一颗跟踪卫星的俯仰角小于 25 度，则此时重新计算当前时刻几何精度因子 GDOP 最佳的 4 颗卫 星并重新设定为初值；正常情况下，每隔 60 分钟重新计算当前时刻 几何精度因子 GDOP 最佳的 4 颗卫星并重新设定为初值；总之，应 保证用跟踪的 4 颗卫星进行定位解算时能获得较佳的定位精度 （保证 所跟踪的 4 颗卫星中至少有 2 颗以上是 GPS 接收机用于定位的卫星） 。
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全自动卫星天线定位伺服控制系统
本控制系统是专门为4.5M卫星天线设计制作，通过本控制系统可方便地进行天线的方位、俯仰和极化的角度调整。
由于采用了新型交流伺服控制器，使天线的各角度的控制精度得以大幅提高，在目前国内同类系统中应用技术较为先进。
（一）卫星天线控制系统的方案
采用我公司生产的交流伺服控制器和交流异步电机组成的伺服驱动单元，以可编程控制器、可编程终端等组成控制单元。
系统构成方案如图所示。
（二）系统功能及技术指标
该系统由室内控制单元和室外伺服驱动单元组成，通过可编程终端显示的文字提示进行操作。
交流伺服控制器驱动天线机构上的交流异步电机实现精确的位置、速度控制，以实现天线的方位、俯仰和极化的角度调整。
安装在电机上的编码器不仅为交流伺服控制提供反馈信息，而且为室内控制单元提供天线的方位、俯仰信息，经数据处理后用于控制和显示角度。
软件在实现系统的各种功能中起着非常重要的作用。
本系统的软件有交流伺服控制器(3台)的程序、可编程控制器的程序和可编程终端的程序。
这几种程序分别担负着人机界面、数据处理、动作控制以及状态监视等各种作用。
与天线方位有关的软件部分对应于天线和本系统安装在北半球。
动作范围：方位90.00°(东)～270.00°(西)［正南为180°］
俯仰 5.00°(俯)～90.00°(仰)
极化±90°
动作方式：
⑴角度操作：设定角度值，运动至设定位置。
（对好第一颗星之后）
⑵步进操作：选择步进距（小步距0.01°、中步距0.05°、大步距0.25°）后，单键操作，按1次键，运动1步。
⑶启停操作：选择电机转速(方位、俯仰和极化的速度分挡不同)后，单键操作，按1次运动、再按1次停止。
换星操作：按序号登录5颗星的方位角、俯仰角数据。
设定目标星号后执行换星。
非常快捷、方便。
若所设定的星号未登录则不执行并提示“无效”。
防护操作：俯仰运动至87.00°使天线朝上，在遇强风时防止机构或基础的损害。
限位保护：设有限位开关和极限开关。
方位可设定软极限。
设定后限制方位角度范围，防止干涉或碰撞。
控制精度：与电机同轴装有2500线的编码器，作为位置及速度的传感器。
天线的方位轴是经减速器后，0.01°间距对应2333个脉冲；俯仰轴是经减速器后，0.01°间距对应约20000个脉冲。
交流伺服控制器将编码器的信息是按4倍频(10000脉冲/转)进行数据处理。
而且，它的位置控制精度可达±1个脉冲。
因此、天线的综合控制精度相当高。
间隙补偿: 每当电机转动改变方向时，减速器和机构等机械部件会有换向间隙。
用伺服控制能补偿实测的间隙量。
角度显示：卫星天线的位置数据是以有2位小数的角度值表示。
方位角度是3位整数2位小数。
4舍5入至小数点后第2位。
俯仰角度是2位整数2位小数。
4舍5入至小数点后第2位。
极化角度不显示。
报警提示：交流伺服控制器监视，异常时有文字提示。
限位和原点传感器监视，异常时有文字提示。
使用电源：控制单元AC 220V±10%（单相） 50Hz 100W 伺服驱动单元AC220V±10%（单相） 50Hz 1000Wmax
外型尺寸：室内控制单元 (标准19吋3U) L:300 W:430 H:134（mm）
室外伺服驱动单元 L:250 W:600 H:800(mm)
工作环境温度：室内控制单元0℃～40℃
室外伺服驱动单元－30℃～40℃（内有温度调节单元）
（三）特点
⑴.与卫星通讯设备一致，本系统采用单相交流220V电源。
⑵.以对准第一颗卫星时登录的天线方位、俯仰角度为数据，方便、快速地进行对星、换星的操作。
基准
⑶.使用交流伺服控制器，定位控制精度高，重复好。
⑷.有互锁、限位等多项安全防护功能。
⑸.交流异步电机是在温度、湿度变化很大的露天中使用，能够免维护的正常运行。
（四）结论
采用我公司的伺服产品构成系统，用于中大直径的卫星天线的角度调整，其控制精度高、功能多、操作方便、安全可靠、成本节约。