關(guān)于動中通天線伺服控制系統(tǒng)的分析

摘 要：隨著社會的不斷發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，我國各個領(lǐng)域均得到了很好的發(fā)展，尤其在動中通天線伺服控制系統(tǒng)得以開發(fā)和應(yīng)用后。所謂天線伺服控制系統(tǒng)，其主要是起到控制天線的作用，使其能夠準(zhǔn)確地自動跟蹤空中目標(biāo)方向。文章通過查閱相關(guān)資料，簡要介紹了動中通天線伺服控制系統(tǒng)原理、天線平臺伺服控制策略，以及動中通天線伺服控制系統(tǒng)設(shè)計與軟件開發(fā)方面的內(nèi)容，以期能夠為促進(jìn)動中通天線伺服控制系統(tǒng)的優(yōu)化和發(fā)展提供有價值的參考。

關(guān)鍵詞：動中通；天線伺服控制系統(tǒng)；原理；策略；設(shè)計；軟件開發(fā)

前言

近年來我國經(jīng)濟(jì)實力不斷攀升，這與各個行業(yè)的飛速發(fā)展有著密切關(guān)系，人們的生活質(zhì)量也有了更大的提升，此種形勢下人們對各方面的要求也越來越高。移動中通信穩(wěn)定簡稱動中通，該項技術(shù)的應(yīng)用可以充分改善傳統(tǒng)天線伺服控制系統(tǒng)實時載體方面的弊端，特別在隔離載體運動狀態(tài)、方向方面能夠發(fā)揮很大的作用，并且保證天線波束瞄準(zhǔn)線能夠跟蹤衛(wèi)星，實現(xiàn)不間斷通信。若要充分達(dá)到此要求，則需要應(yīng)用實時伺服控制系統(tǒng)，在整個過程中必須充分保證伺服控制系統(tǒng)的性能。

1 動中通天線伺服控制系統(tǒng)原理

（1）動中通天線伺服控制系統(tǒng)組成

動中通天線伺服控制系統(tǒng)可以劃分為如下幾個部分：一是天線組件；二是平臺機(jī)構(gòu)組件；三是伺服控制系統(tǒng)，具體見圖1。伺服控制系統(tǒng)包括：控制器、測角部件、直流力矩電阻、電機(jī)驅(qū)動器、二次電源、連接線、接插件等[1]。

（2）天線平臺結(jié)構(gòu)分析

天線平臺結(jié)構(gòu)在整個伺服控制系統(tǒng)中占據(jù)著重要地位，尤其在平臺隨動跟蹤回路中，在平臺運行過程中，平臺結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮很大的作用，如其是電機(jī)驅(qū)動的運行載體、是高質(zhì)量的瞄準(zhǔn)線、是有效荷載負(fù)載設(shè)備的裝置等，同時其也可以起到指導(dǎo)、安裝等作用。另外，當(dāng)有效載荷處于工作狀態(tài)下時，其也可以控制回路中的執(zhí)行電機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動力，并不斷提升瞄準(zhǔn)精度。在天線伺服控制系統(tǒng)不斷的優(yōu)化中，天線平臺已經(jīng)發(fā)生了較大的變化，其無論在結(jié)構(gòu)方面，或是在型式方面均與以往不同，同時也提升了對天線平臺的要求，如其必須具有反應(yīng)快、高精度以及動作迅速等特點[2]。

2 天線平臺伺服控制策略

（1）控制策略的選擇原則

天線平臺若要充分適應(yīng)當(dāng)代社會對其各方面的要求，則必須實現(xiàn)高精度，雖然我國在此方面已經(jīng)采取了多種措施，也取得了不同的成果，但究竟傳統(tǒng)控制方法更勝一籌，或是現(xiàn)代控制方法更具效果至今未形成統(tǒng)一的定論。但是在對其進(jìn)行研究時，根軌跡法、頻域法一直處于主導(dǎo)地位，而此兩種方法均是傳統(tǒng)算法，由此可見，傳統(tǒng)算法依然有很多可取之處。然而現(xiàn)代科技發(fā)展較為迅速，且各個領(lǐng)域?qū)μ炀€平臺的使用要求也在不斷提升，尤其很多其他因素會對其產(chǎn)生影響，如空氣阻力、摩擦力等，因此在此方面也要重視現(xiàn)代控制方法的使用。鑒于天線平臺伺服控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域不同，具體應(yīng)選擇何種控制策略需要根據(jù)實際情況而定。

（2）參數(shù)整定方法

前文已經(jīng)提到過有關(guān)于算法的問題，如今應(yīng)用較為普遍的可以分為三種：一是經(jīng)典數(shù)字PID算法；二是積分分離PID算法；三是參數(shù)整定方法，文章主要介紹參數(shù)整定方法的內(nèi)容。事實上參數(shù)整定方法需要與PID算法結(jié)合使用，尤其是單獨使用經(jīng)典PID算法時，需要模擬參數(shù)調(diào)節(jié)方法，此種方法在我國已經(jīng)應(yīng)用多年，其特點在于：其在進(jìn)行調(diào)節(jié)時并不需要十分準(zhǔn)確的參數(shù)值，而是可以利用模型對象來進(jìn)行計算，最有效的方式是簡易工程法，在應(yīng)用此種方法時需要注意一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如需要控制采樣時間，必須使其小于調(diào)節(jié)時間，至少要達(dá)到0.1倍；另外，相似度的選擇也十分重要，此相似度主要是指數(shù)字算法、連續(xù)算法之間的相似度，一般會在控制性能方面體現(xiàn)出來[3]。

3 動中通天線伺服控制系統(tǒng)設(shè)計與軟件開發(fā)

（1）天線伺服控制系統(tǒng)功能與參數(shù)

在對天線伺服控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行設(shè)計時往往需要考慮到如下幾個方面：a.自檢。在第一次使用該系統(tǒng)時，或是將系統(tǒng)重新啟動，亦或是平臺運行中時，一旦人們感覺平臺傳感器采集的角度值、顯示值出現(xiàn)異常，則可以啟動自檢程序；b.點動。整個系統(tǒng)包括多個環(huán)節(jié)，為了避免在人為干預(yù)的情況下造成更大范圍的影響，可以利用點動的方式來縮小操作范圍；c.穩(wěn)定。當(dāng)天線平臺發(fā)揮作用后，其會跟蹤到目標(biāo)衛(wèi)星，為了在長時間的運行中不丟失目標(biāo)，必須不斷加強(qiáng)天線平臺瞄準(zhǔn)線的性能，使其能夠一直保持穩(wěn)定。

（2）天線伺服控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計是最為重要的部分，其直接關(guān)系到其他部分的設(shè)計，因此必須充分重視此方面，在進(jìn)行天線平臺總體設(shè)計時，要將控制電路板、驅(qū)動電路板以及傳感器等方面的性能、影響因素作出綜合考量，尤其是擺放位置方面，切勿出現(xiàn)因空間不足而無法安裝全部硬件的情況，也不要因電磁波的干擾過大而影響整體效果。另外，在機(jī)載平臺方面，為了使其更能符合現(xiàn)代化要求，其無論在重量上，或是體積上均應(yīng)得到控制，越小越好。

（3）天線伺服控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

硬件設(shè)計中主要是針對各個模塊：a.數(shù)據(jù)采集與條理電路。此方面是對二軸天線平臺的兩路角位置信號進(jìn)行采樣，為今后伺服回路控制打下基礎(chǔ)，值得注意的是要保證靜態(tài)穩(wěn)定性，同時要保證設(shè)計精度，控制誤差；b.核心控制電路。該部分是整個系統(tǒng)中最為重要的環(huán)節(jié)，其往往由多個部分組成，如二次電源、晶振以及串口通信電路、CPU系統(tǒng)等，在此方面設(shè)計中，選擇CPU是最為關(guān)鍵的，標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)可以圍繞在主頻運行速率方面來衡量。

（4）天線伺服控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

軟件設(shè)計質(zhì)量如何直接影響到整個平臺的工作性能，因此必須嚴(yán)格按照總體設(shè)計要求，并結(jié)合實際應(yīng)用需求來進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計，具體可以從前臺主循環(huán)設(shè)計、穩(wěn)定環(huán)中斷處理例程以及跟蹤環(huán)中斷處理例程方面著手。軟件系統(tǒng)主要是由程序代碼支撐，不同模塊的代碼不同，所發(fā)揮的作用也不近相同，另外，在設(shè)計時應(yīng)確保整個系統(tǒng)界限明晰且維護(hù)方便。

4 結(jié)束語

綜上所述，研究關(guān)于動中通天線伺服控制系統(tǒng)分析方面的內(nèi)容具有十分重要的意義，其不僅關(guān)系到動中通天線伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展和優(yōu)化，也關(guān)系到今后天線伺服控制系統(tǒng)相關(guān)的軟件開發(fā)問題，甚至與社會發(fā)展息息相關(guān)。在動中通天線伺服控制系統(tǒng)的研究中可以發(fā)現(xiàn)，雖然我國針對此方面已經(jīng)在不斷加大資金、技術(shù)以及人才方面的支持，且小有成就，但在實際的應(yīng)用中依然會暴露出些許問題，因此相關(guān)機(jī)構(gòu)和人員應(yīng)加強(qiáng)此方面的研究。

參考文獻(xiàn)

[1]潘青亮，苗曉峰，林柳夢. 一種新的動中通天線伺服結(jié)構(gòu)布局布線的設(shè)計[J]. 科技風(fēng)，2016，8：148-149.

[2]潘玲云，王慶林，張磊.車載“動中通”伺服控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J]. 微型機(jī)與應(yīng)用，2016，15：38-41.

[3]幸雪初，王湘新，陳紹黔.基于LandMark 10 AHRS的車載動中通天線穩(wěn)定系統(tǒng)的分析與設(shè)計[J].數(shù)字通信世界，2015，09：31-34.

作者簡介：彭海龍（1987，03-），男，漢族，河北獻(xiàn)縣人，本科學(xué)歷，任職于河北諾亞人力資源開發(fā)有限公司，助理工程師，研究方向：天線伺服控制設(shè)計及測試。