[发明专利]一种高集成化高精度平板自跟踪天线伺服控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线电遥测技术领域，特别是涉及一种高集成化高精度平板自跟踪天线伺服控制系统。

背景技术

天线伺服系统是遥测系统中重要的组成部分，其主要作用是当目标进入视线范围内时，使接收天线自动搜索并捕获目标，以一定的跟踪精度连续跟踪目标，使目标始终处于主波束的中心线附近，从而以最大接收增益可靠地连续接收遥测信号。特别是当出现故障，目标偏离预定飞行轨道时，天线伺服系统能在较大空域范围内搜索捕获目标并进行跟踪，获得重要的遥测数据以判断故障。随着遥测技术的不断发展提高，轻型化便携化逐渐成为无线电测控通信系统一个新的研究方向，对自跟踪天线伺服系统的控制精度要求也越来越高。

目前常用的无线电测控通信系统为抛物面自跟踪天线系统，抛物面自跟踪天线系统的天线反射面和体积较大，使得自跟踪天线系统的机动性差、重量大、不易隐蔽、使用时操作不够简易；抛物面自跟踪天线伺服控制系统通常由天控器、天线驱动单元、电机、速度检测装置、传动机构、位置检测装置、抛物面天线和支撑转动机构组成，其中传动机构、抛物面天线和支撑转动机构组成天线座，电机、速度检测装置、位置检测装置安装在天线座上，而天控器和天线驱动控制单元通常是4U机箱安装在专门的工作台上体积大且集成度低，运输携带不方便。

伺服系统是测控通信设备的重要组成部分，可分为方位支路和俯仰支路，其性能的好坏将直接影响系统的跟踪性能和跟踪精度，随着遥测技术的不断发展，对伺服系统的稳态精度和响应速度有了更高的要求，目前常用的自跟踪天线伺服系统均采用传统位置环、速度环和电流环三闭环PID控制，采用经典PID控制的天线伺服系统难以获得更高的跟踪精度和更好的动态性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高集成化高精度平板自跟踪天线伺服控制系统，该系统连线更简单，减小了系统的体积和重量，提高了系统集成度，携带使用方便，并能满足天线跟踪精度，适用于高集成要求的遥测系统中。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种高集成化高精度平板自跟踪天线伺服控制系统，其特征在于包括：监控计算机、伺服控制器、PWM驱动器、俯仰直流电机、方位直流电机、俯仰测速机、方位测速机、俯仰传动机构、方位传动机构、平板天线、俯仰旋转变压器、方位旋转变压器和支撑转动机构，其中：

俯仰传动机构、方位传动机构、平板天线和支撑转动机组成天线座，伺服控制器、PWM驱动器、俯仰直流电机、方位直流电机、俯仰测速机、方位测速机、俯仰旋转变压器和方位旋转变压器安装在天线座上，其中天线座转动部分包括俯仰传动机构、俯仰直流电机、俯仰测速机、俯仰传动机构和平板天线；

监控计算机：发送伺服控制系统工作模式指令、天线角位置指令到伺服控制器，并接收伺服控制器发送的伺服控制系统工作状态数据、天线状态数据，将所述伺服控制系统工作状态数据、天线状态数据进行显示；

伺服控制器：包括网络模块、电源模块、处理器模块、方位角度解码模块、俯仰角度解码模块、AD转换模块、俯仰DA转换模块、方位DA转换模块，其中：

网络模块：接收监控计算机发送的伺服控制系统工作模式指令、天线角位置指令，存储所述伺服控制系统工作模式指令、天线角位置指令并转发给处理器模块；接收处理器模块发送的伺服控制系统工作状态数据、天线状态数据，并存储所述伺服控制系统工作状态数据、天线状态数据转发到监控计算机；

电源模块：按照伺服控制器各个模块的要求将外部输入电压变压后输出，为伺服控制器中的各个模块供电；

处理器模块：接收网络模块转发的来自监控计算机的伺服控制系统工作模式指令，在位置环路控制方式下，接收网络模块转发的来自监控计算机的天线角位置指令，所述指令包括天线方位角指定值和天线俯仰角指定值，并读取方位角度解码模块输出的天线实时方位角数据和俯仰角度解码模块输出的天线实时俯仰角数据，计算得到方位角误差数据和俯仰角误差数据，其中方位角误差数据等于天线方位角指定值减去天线实时方位角数据，俯仰角误差数据等于天线俯仰角指定值减去天线实时俯仰角数据；根据方位角误差数据和俯仰角误差数据进行位置环路PID运算，得到俯仰转动速度控制量、方位转动速度控制量，将俯仰转动速度控制量发送到俯仰DA转换模块，并将方位转动速度控制量发送到方位DA转换模块，所述位置环路控制方式下计算得到的俯仰转动速度控制量、方位转动速度控制量确保天线转到到系统指定的角度位置；