一種天線控制裝置制造方法及圖紙

一種天線控制裝置包括上位機(1)、天線控制器(3)、天線驅動器(4)和天線座(7)；天線座(7)內安裝方位光電編碼器(9)、俯仰光電編碼器(8)、方位電機(6)和俯仰電機(10)；方位電機(6)和俯仰電機(10)驅動天線運動，方位光電編碼器(9)和俯仰光電編碼器(8)量測天線實時角；天線控制器(3)與上位機(1)之間通過網線連接，天線控制器(3)通過A/D接口連接接收機(13)；方位光電編碼器(9)和俯仰光電編碼器(8)分別通過422串口連接天線控制器(3)；天線控制器(3)與天線驅動器(4)之間通過導線或者422串口傳輸控制指令和狀態反饋；天線驅動器(4)驅動方位電機(6)和俯仰電機(10)轉動。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種高集成化高精度天線控制裝置，屬于天線伺服系統
，適用于無線電遙測系統中，高性能、高集成度、高精度天線伺服系統的控制。技術背景天線伺服系統是遙測系統中重要的組成部分，其主要作用是當目標進入視線范圍內時，使接收天線自動搜索并捕獲目標，以一定的跟蹤精度連續跟蹤目標，使目標始終處于主波束的中心線附近，從而以最大接收增益可靠地連續接收遙測信號。特別是當出現故障，目標偏離預定飛行軌道時，天線伺服系統能在較大空域范圍內搜索捕獲目標并進行跟蹤，獲得重要的遙測數據以判斷故障。目前常見的天線伺服控制系統在完成環路閉環控制時大多采用旋轉變壓器量測天線角位置。旋轉變壓器作為一種模擬式傳感器，需要專用解碼芯片獲得數字量信息，為提高角位置量測精度需要對旋轉變壓器的粗極精極分別解碼，然后完成粗精組合糾錯控制以獲得天線角位置信息。對于現有的方位-俯仰型天線，方位俯仰軸上需要分別安裝旋轉變壓器，這樣構成天線伺服系統環路閉環控制需要有四個角度解碼芯片，并且解碼芯片外圍電路復雜，這使得整個天線伺服控制系統控制卡較冗余集成度低，且最終得到的角位置量測值精度較低。隨著科學技術的飛速發展，現代化戰爭對跟蹤天線伺服系統提出了更高的指標要求一較高的跟蹤精度，良好的快速性，較好的低速平穩性。然而由于齒隙等非線性因素的存在對這些指標的提高產生了重大影響。齒隙非線性是由于機械傳動系統中齒輪輪齒之間存在的間隙而導致的非線性位置誤差。這種齒隙空回不僅影響到跟蹤精度，并且它的存在影響伺服系統工作的穩定性，因此需采用各種方法補償或消除空回。補償或是消除空回常用的辦法是采用機械消隙。在機械傳動鏈中，用雙層齒輪的辦法只要彈簧的變形力矩選擇合適，幾乎能夠消除傳動鏈的全部齒隙，但這種方法不能適用于大的動力傳動。其他的機械消隙辦法，例如預先在系統上加平衡錘或彈簧，也能消除空回，但這些方法加重了機械設備部分的復雜性，同時消隙也不可靠。光電編碼器在量測角位置時具有體積小、精度高、工作可靠、接口數字化等優點，適用于天線伺服控制系統。雙電機驅動可以完全消除齒隙的影響，因此在一些控制要求較高的領域，采用雙電機或多電機驅動成為消除齒隙非線性的有效手段，在工程上有著廣泛的應用。
技術實現思路
本技術的技術解決問題是解決克服現有技術的不足，提供一種高集成化高精度天線控制裝置，實現天線伺服系統的高精度控制，同時又使得天線控制器的集成度大大提聞。本技術的技術解決方案是一種天線控制裝置，包括上位機、天線控制器、天線驅動器和天線座；天線座內安裝方位光電編碼器、俯仰光電編碼器、方位電機和俯仰電機；方位電機和俯仰電機驅動天線運動，方位光電編碼器和俯仰光電編碼器量測天線實時角；天線控制器與上位機之間通過網線連接，天線控制器通過A/D接口連接接收機；方位光電編碼器和俯仰光電編碼器分別通過422串口連接天線控制器；天線控制器與天線驅動器之間通過導線或者422串口傳輸控制指令和狀態反饋；天線驅動器驅動方位電機和俯仰電機轉動；天線控制器通過網絡接口接收上位機的指令設定天線的工作模式為位置環路控制或者跟蹤環路控制；位置環路控制時，上位機通過網絡接口將控制指令，即天線指令角發送至天線控制器，方位光電編碼器和俯仰光電編碼器量測的天線實時角位置通過422串口傳輸至天線控制器，天線控制器根據天線指令角和天線實時角生成位置環控制信號，并將位置環控制信號經過D/A轉換為模擬量與控制PWM驅動器上電或斷電信號一起送至天線驅動器，天線驅動器通過控制方位電機和俯仰電機驅動天線座運行，直至運行到天線指令角的位置；跟蹤環路控制時，天線控制器從接收機采樣得到角誤差信息和AGC信號，根據角誤差信息和AGC信號驅動天線驅動器控制方位電機和俯仰電機驅動天線跟蹤目標，直至接收機信號失鎖。所述的天線控制器主要包括通信模塊、DSP模塊、FPGA模塊、A/D轉換模塊、D/A轉換模塊、開關量采集模塊、電源模塊；所述的A/D轉換模塊包括模擬信號調理電路、多路選擇器、A/D轉換芯片和D類鎖存器；電源模塊為天線控制器內其他所有模塊供電；接收機的輸出連接模擬信號調理電路，模擬信號調理電路的輸出作為多路選擇器的輸入，多路選擇器的輸出接入A/D轉換芯片，A/D轉換芯片的輸出經D類鎖存器接入FPGA模塊；開關量采集模塊的輸出接FPGA模塊，FPGA模塊與DSP模塊之間信息交互，FPGA模塊通過通信模塊與外界通信，通過D類鎖存器、D/A轉換模塊與天線驅動器連接；接收機將角誤差信號和AGC信號輸出至模擬信號調理電路進行濾波；多路選擇器從模擬信號調理電路的輸出中選擇一路模擬信號送入A/D轉換芯片，由A/D轉換芯片進行模數轉換并將得到數字化的信`號通過D類鎖存器送至FPGA模塊，由FPGA模塊傳輸至DSP模塊；DSP模塊根據上位機發送的工作模式和控制指令或者根據FPGA傳輸的數字化信號生成相應的控制信號，將生成控制信號以及天線工作狀態傳輸至FPGA模塊，由FPGA模塊通過通信模塊將天線工作狀態上報至上位機；D/A轉換模塊將控制信號轉換為模擬量信號送至天線驅動器。所述的通信模塊包括與光電編碼器通信的422串口、與PWM驅動器通信的422串口和與上位機通信的網絡接口 RCM4200板卡。所述本技術的原理本技術高集成化高精度天線控制系統，包括上位機、天線控制器、天線驅動器和天線座。天線伺服系統工作過程中，天線控制器通過網絡接口接收上位機設定的天線工作模式進行環路閉環控制，主要包括兩種環路控制方式位置環路控制、跟蹤環路控制。位置環路控制主要用于手動、程控、數據引導工作模式下，跟蹤環路控制主要用于自動跟蹤、綜合跟蹤工作模式下。位置環路控制是通過422串口接收光電編碼器量測的天線實時角位置，計算出上位機給定的天線指令角和天線實時角之間的角誤差進行PID運算，PID運算得到的位置環控制信號經過D/A轉換為模擬量與控制PWM驅動器上電或斷電信號一起送至PWM驅動器，驅動天線運行，直至運行到指令角的位置。跟蹤環路控制是將A/D模塊采樣得到的接收機信息作為角誤差進行PID運算，天線控制器根據接收機檢測到的角誤差信息驅動天線跟蹤目標，直至接收機信號失鎖、接收機AGC電壓值低于門限或工作模式切換。天線控制器中可以根據光電編碼器的脈沖信號得到天線的實時角速度信息，與光電編碼器輸出的角位置信息一起構成復合控制算法提高天線位置環路的控制精度。PWM驅動器接收天線控制器輸出的位置環路控制模擬信號和上電斷電指令實現高精度速度環路、電流環路閉環控制，驅動天線運行，并且引入了智能消隙控制模塊，提高控制精度。本技術與現有技術相比的有益效果為(I)本技術采用DSP和FPGA結合，滿足了天線跟蹤精度，數據處理能力較高，滿足復雜控制算法的實時性要求，使得天線控制器(3)的集成度大大提高，適用于要求高集成度的遙測系統中。(2)本技術將DSP模塊、FPGA模塊、A/D模塊、D/A模塊、角度采集、網絡接口RCM4200板卡集成在一塊智能控制卡上，實現了天線控制器(3)的高度集成化設計，減小了伺服控制系統的體積重量，應用方便，又能滿足天線跟蹤精度，使得天線控制器的集成度大大提高，適用于要求高集成度的遙測系統中。(3)本技術通過光電編碼器采集角位置信息本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種天線控制裝置，其特征在于包括：上位機(1)、天線控制器(3)、天線驅動器(4)和天線座(7)；?天線座(7)內安裝方位光電編碼器(9)、俯仰光電編碼器(8)、方位電機(6)和俯仰電機(10)；方位電機(6)和俯仰電機(10)驅動天線運動，方位光電編碼器(9)和俯仰光電編碼器(8)量測天線實時角；天線控制器(3)與上位機(1)之間通過網線連接，天線控制器(3)通過A/D接口連接接收機(13)；方位光電編碼器(9)和俯仰光電編碼器(8)分別通過422串口連接天線控制器(3)；天線控制器(3)與天線驅動器(4)之間通過導線或者422串口傳輸控制指令和狀態反饋；天線驅動器(4)驅動方位電機(6)和俯仰電機(10)轉動；?天線控制器(3)通過網絡接口接收上位機(1)的指令設定天線的工作模式為位置環路控制或者跟蹤環路控制；位置環路控制時，上位機(1)通過網絡接口將控制指令，即天線指令角發送至天線控制器(3)，方位光電編碼器(9)和俯仰光電編碼器(8)量測的天線實時角位置通過422串口傳輸至天線控制器(3)，天線控制器(3)根據天線指令角和天線實時角生成位置環控制信號，并將位置環控制信號經過D/A轉換為模擬量與控制PWM驅動器上電或斷電信號一起送至天線驅動器(4)，天線驅動器(4)通過控制方位電機(6)和俯仰電機(10)驅動天線座(7)運行，直至運行到天線指令角的位置；跟蹤環路控制時，天線控制器(3)從接收機(13)采樣得到角誤差信息和AGC信號，根據角誤差信息和AGC信號驅動天線驅動器(5)控制方位電機(6)和俯仰電機(10)驅動天線跟蹤目標，直至接收機(13)信號失鎖。...

【技術特征摘要】
1.一種天線控制裝置，其特征在于包括上位機(I)、天線控制器(3)、天線驅動器(4)和天線座(7)； 天線座(7)內安裝方位光電編碼器(9)、俯仰光電編碼器(8)、方位電機(6)和俯仰電機(10);方位電機(6)和俯仰電機(10)驅動天線運動，方位光電編碼器(9)和俯仰光電編碼器(8)量測天線實時角；天線控制器(3)與上位機(I)之間通過網線連接，天線控制器(3)通過A/D接口連接接收機(13);方位光電編碼器(9)和俯仰光電編碼器(8)分別通過422串口連接天線控制器(3);天線控制器(3)與天線驅動器⑷之間通過導線或者422串口傳輸控制指令和狀態反饋；天線驅動器(4)驅動方位電機(6)和俯仰電機(10)轉動； 天線控制器(3)通過網絡接口接收上位機(I)的指令設定天線的工作模式為位置環路控制或者跟蹤環路控制；位置環路控制時，上位機(I)通過網絡接口將控制指令，即天線指令角發送至天線控制器(3)，方位光電編碼器(9)和俯仰光電編碼器(8)量測的天線實時角位置通過422串口傳輸至天線控制器(3)，天線控制器(3)根據天線指令角和天線實時角生成位置環控制信號，并將位置環控制信號經過D/A轉換為模擬量與控制PWM驅動器上電或斷電信號一起送至天線驅動器(4)，天線驅動器(4)通過控制方位電機(6)和俯仰電機(10)驅動天線座(7)運行，直至運行到天線指令角的位置；跟蹤環路控制時，天線控制器(3)從接收機(13)采樣得到角誤差信息和AGC信號，根據角誤差信息和AGC信號驅動天線驅動器(5)控制方位電機(6)和俯仰電機(10)驅動天線跟...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙書陽，馬紀軍，賈軍，熊衛紅，馬楠，賈建輝，
申請(專利權)人：北京遙測技術研究所，
類型：實用新型
國別省市：