一種衛(wèi)星天線的平穩(wěn)驅動控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星天線的平穩(wěn)驅動控制方法，適用于要求動中通天線快速平穩(wěn)轉動到目標角度的場合，屬于衛(wèi)星通訊技術領域。
【背景技術】
[0002]在動中通天線跟蹤衛(wèi)星過程中，當慣導系統(tǒng)接收到更換衛(wèi)星的指令后，首先由慣導系統(tǒng)根據更換目標衛(wèi)星的位置計算出天線系統(tǒng)各軸的目標角度驅動量，再將該角度驅動量發(fā)送給天線伺服系統(tǒng)，由天線伺服系統(tǒng)中的電機驅動天線轉動到目標位置。
[0003]為了能實現動中通的快速更換衛(wèi)星，盡量縮短轉動時間，現有技術一般將更換衛(wèi)星時的驅動角速率設置為天線伺服系統(tǒng)電機允許的最大角速率，且設置為一常值。這種常值速率控制方法簡單可靠，程序運行前先將驅動角速率設為某一常值，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)境適應性較差。如果該常值過小，即天線驅動角速率較小時，天線目標角度的轉動時間會加長，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)定現象，尤其在使用大轉動慣量天線的情況下。
[0004]另外，現有技術還采用角速率線性增加的方法，即設置一個常值角加速度，天線啟動時即開始角速率加速過程，直至到達目標角度。但天線系統(tǒng)每次需要的轉動角度均不相同，有時很大而有時則會很小，因此如何預設該常值角加速度也存在適應性問題。
[0005]因此，如何在使用大轉動慣量天線的情況下，避免天線啟動瞬間角速率過大導致的系統(tǒng)不穩(wěn)定問題，設置合理的天線更換衛(wèi)星驅動控制方案，是實現衛(wèi)星天線快速平穩(wěn)驅動控制的一個難點。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的技術解決問題:克服現有技術的不足，提供了一種衛(wèi)星天線的平穩(wěn)驅動控制方法，避免天線啟動瞬間角速率過大導致的系統(tǒng)不穩(wěn)定問題，設計了合理的天線更換衛(wèi)星驅動控制方案，完全適用于大轉動慣量天線，實現了動中通天線的更換衛(wèi)星時的快速平穩(wěn)驅動。
[0007]本發(fā)明的技術解決方案:
[0008]—種衛(wèi)星天線的平穩(wěn)驅動控制方法，步驟如下:
[0009](1)根據天線目標角度計算角度驅動量Θ，并設置天線驅動角速率為一級速率乂_frist ；
[0010](2)判斷角度驅動量Θ是否大于一級角度0_first，若不大于，則發(fā)送控制信號驅動天線以一級速率V_frist進行角度驅動量Θ的轉動，之后進入步驟(5);若大于，則發(fā)送控制信號驅動天線以一級速率V_frist進行一級角度0_first的轉動，之后進入步驟(3)；
[0011](3)將天線驅動角速率設置為二級速率V_SeCond，計算剩余角度驅動量Δ Θ ”并判斷剩余角度驅動量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驅動天線進行剩余角度驅動量△ 的轉動，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驅動天線進行二級角度Θ _Second的轉動，之后進入步驟⑷；
[0012](4)將天線驅動角速率設置為終級速率V_Limit，計算二次剩余角度驅動量Δ Θ 2，并發(fā)送控制信號以終級速率V_Limit驅動天線進行二次剩余角度驅動量△ θ2的轉動，之后進入步驟(5);
[0013](5)天線到達目標位置，完成了天線平穩(wěn)驅動控制。
[0014]所述步驟(1)中根據天線目標角度計算角度驅動量Θ的方法為:
[0015]θ = Θ目標-Θ當前，
[0016]其中Θ g標為對準衛(wèi)星時天線的目標角度，前為天線當前角度。
[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，?\為按照一級速率驅動天線的轉動時間。
[0020]所述步驟(3)中計算剩余角度驅動量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為按照二級速率驅動天線的轉動時間。
[0025]所述步驟(4)中計算二次剩余角度驅動量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應為0〈V_frist〈V_Second〈V_Limit〈FVMAX，其中，FVMAX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]一級速率轉動時間?\、二級速率轉動時間Τ2滿足如下關系:Τ Τ2，且取值范圍均為1?2s0
[0031]本發(fā)明與現有技術相比的優(yōu)點如下:
[0032](1)本發(fā)明改變了現有技術將天線驅動角速率預設為一個固定常值或者以預設常值角加速度進行線性遞增的做法，采用了一種驅動角速度三級遞增的天線驅動控制方法。該方法相比一個固定常值角速率或者角加速度的環(huán)境適應性更強，因為如果天線換星時角度驅動量較小，則天線會以小角速率驅動天線到位，不會引起大轉動慣量天線的不平穩(wěn)，也不會因為預設的常值角加速度過大使驅動角速度線性遞增過快，而導致天線不平穩(wěn)；若天線換星時角度驅動量很大，系統(tǒng)會按照三級遞增的模式在幾秒鐘內達到預設的最大驅動角速率，不會延長更換衛(wèi)星時間。相比現有技術，該方法不僅適合于各種轉動慣量的天線，而且能在各種驅動角度下實現天線的快速平滑驅動。
[0033](2)本發(fā)明的三級驅動速率設置為逐漸遞增的，且預設地速率常值是經過實際天線系統(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，快速地完成目標角度的驅動。另外三級速率的預設值可以按照用戶對換星效率的要求從取值范圍內進行選取，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；而且每級驅動都進行了嚴格的角度驅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角度的驅動精度。
【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)明的驅動控制方法與現有控制方法比較圖。
[0037]圖3為天線系統(tǒng)驅動開始后2s的驅動控制圖。
【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)驅動控制方法，該方法首先根據天線目標角度計算出天線角度驅動量Θ，并判斷該角度驅動量Θ是否大于一級角度，若不大于則直接驅動天線完成驅動，否則進行天線一級角度驅動；然后計算剩余角度驅動量，并與二級角度進行比較，若小于則直接驅動天線完成驅動，否則進行天線二級角度驅動；最后計算剩余角度驅動量，并直接驅動天線完成驅動。該方法以一種三級驅動速率的方式控制天線轉動，不僅能有效地快速驅動天線到達目標角度，而且避免了天線啟動瞬間角速率過大導致的系統(tǒng)不穩(wěn)定問題，完全適用于大轉動慣量天線，實現了動中通天線更換衛(wèi)星時的快速平穩(wěn)驅動。步驟如下:
[0039](1)根據天線目標位置計算角度驅動量Θ，具體方法為:
[0040]Θ = Θ目標-Θ當前，
[0041]其中Θ g標為對準衛(wèi)星時天線的目標角度，前為天線當前角度。
[0042]并設置天線驅動角速率為一級速率V_frist，取值范圍為2° /s?4° /s，當更換的衛(wèi)星與當前衛(wèi)星的位置非常接近時，天線系統(tǒng)某一軸的角度驅動量很小時，該取值范圍能滿足小角度天線驅動的要求，能確保天線在低速啟動狀態(tài)下平