[发明专利]一种多波束天线调整平台及其控制系统与方法

说明书

本发明属于机电光一体化与自动化控制技术领域，公开了一种多波束天线调整平台及其控制系统与方法，上位机发送指令给运动控制器，控制机构上平台位姿以修正固连在其上的天线反射面指向，磁致伸缩位移传感器实时检测数据上传给上位机，上位机运用机构正解算法计算实际平台位姿，与理想位姿进行对比，对调整平台位姿进行修正，构成闭环反馈系统；在运动控制器中，采用嵌入式系统架构，使用基于时间‑位置模式的离散S型加减速曲线，结合机构逆解算法计算控制信息，控制调整平台按照预定轨迹运动。本发明的多波束天线调整平台便于天线系统安装、稳定性好、控制精度高，精准控制上平台位姿，精确调整多波束天线反射面指向，提高多波束天线性能。

技术领域

本发明属于机电光一体化与自动化控制技术领域，尤其涉及一种多波束天线调整平台及其控制系统与方法。

背景技术

随着科学技术的进步，人类对于卫星通信系统的要求越来越高，传统的卫星天线已无法满足科学家们对太空探索的需要，反射面型多波束天线较传统天线而言，能够高增益地覆盖较大地面区域，大大提高卫星通信的容量和效率，因此受到各国的广泛应用，在现代无线通信和雷达系统中占有重要的地位。多波束天线的馈源及馈源滑轨安装在天线反射面上，为了扩大天线覆盖面积，可以通过多波束天线调整平台控制系统调整多波束天线反射面的指向，控制馈源在馈源滑轨上滑动以覆盖不同的区域，提高卫星通信的容量和效率。多波束天线体积大、重量重，加上机动安装及舰载多波束天线安装时无大型航吊装置，给施工人员带来安装困难，此控制系统可以控制调整平台机构的上平台运动至与地面垂直，安装人员直接在地面上将多波束天线反射面安装在上平台上，降低施工难度。传统的多波束天线调整平台控制系统多采用未改进的并联调整平台机构支撑多波束天线，此并联调整平台机构的电动缸与平台之间常常用球铰连接，球铰的自由度为3，可以绕着空间中的X、Y、Z方向进行转动，活动范围大，但承重较轻，稳定性差，安装困难，而此次并联调整平台机构中的上平台需要固连多波束天线的反射面以支撑整个多波束天线机构，必须对其进行改进；且传统的多波束天线调整平台控制系统及控制方法未构成完整的闭环反馈系统，专用运动控制器内部的FPGA将接收到的脉冲数分频后直接发送给伺服驱动器，控制电机运转，这种方法控制精度低，脉冲数有误差时无法进行弥补修正，对多波束天线反射面的调整为一次控制，不能对其可能产生的误差进行补偿运动，不能精准调节反射面，具有多波束天线调整平台控制系统控制精度低，稳定性差的缺点。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有的多波束天线调整平台及其控制系统与控制方法存在着多波束天线调整平台稳定性差，控制系统控制精度低，不易安装等缺点。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种多波束天线调整平台及其控制系统与方法。

本发明是这样实现的，一种多波束天线调整平台，所述多波束并联调整平台机构由上下两个平台和连接两平台的六个电动缸组成；多波束天线反射面的背架结构固定安装在并联调整平台机构的上平台；多波束天线的馈源滑轨和馈源固定安装在多波束天线反射面上。

本发明的另一目的在于提供一种所述多波束天线调整平台的控制系统，所述多波束天线调整平台的控制系统包括：

上位机，指令的发出端，与运动控制板卡通过RS-422总线通信；运用机构正解算法计算上平台位姿，结合控制算法对控制系统进行反馈调节；

运动控制器，包括运动控制板卡及其嵌入式程序，解析上位机发送的控制指令，运用控制算法转换为方向及脉冲信号发送给伺服驱动器，驱动伺服电机运转；

伺服驱动器，与运动控制板卡相连，伺服驱动器接收到运动控制板卡的控制信息，驱动伺服电机转动，使并联调整平台机构的上平台运动到目标位姿；

测量机构，采用磁致伸缩位移传感器测量并联调整平台机构的电动缸轴长，将数据上传至上位机中进行反馈调节，采用API激光测试仪对上平台位姿进行标定，以检验控制系统的控制精度。