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关于光电器测量环球电机转动的方式简析

关于光电器测量环球电机转动的方式简析

[来源:http://www.hqmotorcn.com/]    [作者:东莞电机厂]    [日期:2018-02-08 10:58]    [热度:]

单脉冲跟踪也叫零值跟踪,当天线对准卫星时,和信号信标强度最大,差信号信标强度为零,此处斜率也最大,所以灵敏度很高。当天线跟踪时,信标接收机接收“和差信号”,根据“差信号”可以判断偏差方向,东莞电机减小偏差的方向转动,直到差信号为零。单脉冲跟踪方式对导航设备要求低,只要天线指向进入主瓣,伺服控制单元通过得到的和差信号解算天线指向的偏差,控制天线对卫星跟踪。单脉冲跟踪比较前两种跟踪方式在跟踪精度上有很大的提高,但是设备比较复杂,成本较高。闭环跟踪与开环跟踪相比跟踪精度高,但是由于只靠卫星信号跟踪,当天线被遮挡时,系统无法进行跟踪功能,而且捕获和重捕获时间长。

 

根据以上两小节的介绍,从系统的成本,系统的跟踪精度以及船载天线的工作环境考虑,惯导指向与单脉冲跟踪相结合的工作方式对天线进行稳定跟踪。天线的初始指向角通过对GPS和惯导系统测量的载体信息进行解算得到,用于完成天线粗对准,使天线指向在波束范围以内。单脉冲跟踪为卫星信号闭环跟踪,对单脉冲“和差信号”的进行数据处理后,得到指向偏差角完成天线的精对准。船舶运动时,船舶的姿态变化会影响天线对卫星的指向,从而影响船舶与卫星之间的通信质量,所以同时采用前馈补偿算法隔离船舶扰动。由于光电编码器信息是参考载体坐标系,惯导系统测量信息参考地理坐标系,而系统的控制需要在同一个坐标系下进行,因此将惯导测量数据转换到载体坐标系后再发送给控制器。

 

船载“动中通”伺服控制系统由主控系统、驱动部分、姿态测量模块、反馈元件、卫星信号接收机、天线转台单元等部分组成。具体组成框图如图1所示。

图1:船载“动中通”伺服控制系统组成图

船载“动中通”伺服控制系统组成图

东莞电机厂主控系统是整个伺服系统的核心,主要功能是采集其它各个子部分信息,经过数据处理后,发送执行指令到各子系统部分;驱动部分主要功能是接收主控系统指令,控制天线转台单元的转动。传姿态测量模块的作用是惯性导航系统和GPS等装置完成对船舶位置和姿态信息的测量,并传递给主控系统。反馈元件测量天线位置信息发送到主控系统,主控系统根据天线位置与指令位置的误差信号驱动电机工作。卫星信号接收机接收卫星信号,用来检测天线是否对准卫星,如果没有则进行精确对准。

 

在伺服控制系统中,系统的硬件部分是软件部分的运行平台,是整个控制系统的重要组成部分,硬件的性能决定了整个系统的性能。本章主要介绍了船载“动中通”伺服控制系统的硬件电路总体设计,系统的硬件主要包括处理器模块、传感器模块、电源模块和环球电机驱动模块。硬件电路总体框图如图2所示。

图2:系统硬件电路总体框图

系统硬件电路总体框图

主控芯片作为伺服控制系统的控制核心,不仅要完成对数据的采集、分析、处理,同时还要对其他硬件模块进行控制。目前,伺服控制系统选用的控制芯片主要有单片机、ARM和DPS。对东莞电机厂研究的系统来说,需要进行大量的数据处理、坐标转换和角度解算,因此对控制芯片的计算能力要求比较高,同时考虑到成本问题,本系统选择了STMicroelectronics公司的ARM处理器作为主控芯片,型号为STM32F103。

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