為了實現(xiàn)船只在海上航行時衛(wèi)星天線平臺的穩(wěn)定工作，需要電機不停地驅(qū)動拋物面天線的支架,使得天線快速、準確地對準衛(wèi)星并且指向始終保持穩(wěn)定。天線系統(tǒng)主要由無刷直流電機、天線組、GPS定位系統(tǒng)、航向角傳感器、角度編碼器和角速率傳感器（即陀螺儀）等組成。根據(jù)系統(tǒng)工作原理，以一個自由度為例,通過角度環(huán)和角速度環(huán)的雙閉環(huán)動態(tài)設計實現(xiàn)系統(tǒng);最后,利用MATLAB語言進行仿真實驗。結(jié)果系統(tǒng)的超調(diào)量和跟隨性能良好,能滿足設計要求。在實際應用中,可以擴展到三個自由度,用于在船舶以及其他外界波動較大的場合,以實現(xiàn)工作平臺的穩(wěn)定。系統(tǒng)采用了依靠自身慣性元件陀螺來實現(xiàn)三軸穩(wěn)定的策略。同時，為克服僅僅靠陀螺自身穩(wěn)定難以滿足衛(wèi)星通信對跟蹤精度要求的問題，采取了在陀螺穩(wěn)定的基礎上配以水平儀實時校正和饋源電平信號步進跟蹤來達到高精度穩(wěn)定跟蹤目標衛(wèi)星的目的。另外，單片機作為控制計算機，負責接收用戶輸入信息，完成與GPS接收機、天線姿態(tài)傳感器、通信設備等直接的信，從中獲取地理位置、天線實際姿態(tài)等信息，然后通過對電機控制器發(fā)送命令驅(qū)動電機完成對星。建立天線方位角伺服系統(tǒng)的仿真模型，并進行仿真實驗。由于電腦仿真的實o際需要，假設船只的航向角變化是：0時刻為30，并以20%的比例斜度增長度數(shù)，在達到oo40時不再增長。天線方位角指向恒為60,如圖4.1所示。系統(tǒng)采樣頻率為0.1s，仿真時間25s。電機轉(zhuǎn)速、電機轉(zhuǎn)角以及角速率跟蹤誤差如圖4所示。（注：電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角的正負與正反轉(zhuǎn)相關）。在船只航向變化時，電機轉(zhuǎn)速逐漸變快以跟蹤衛(wèi)星；在跟蹤到信號后轉(zhuǎn)2.2方位角尋星計算控制器通過讀取GPS接收機的輸出信息提取出船只的航向信息以及所處經(jīng)、緯度信息，作為計算天線方位角的部分輸入?yún)?shù)，計算出船只相對于衛(wèi)星的理論角度位置坐標，再求出天線的實際指向角度與理論對星角度之差，根據(jù)誤差引導天線轉(zhuǎn)動，對準衛(wèi)星。行駛中，車船的航向角（H），地理坐標下的對星方位角（AZ）和車船面坐標下的天ββ線指向角（）之間的關系所示。天線向角=AZ-H。因此，車船在行駛β中，只要保證了天線的指向角等于，或者誤差不大于某一固定值，就能夠保證正常的通信。實際應用中由于對方位的判斷是依據(jù)磁北信息，而磁北與真北之間的磁偏角隨時間和地理位置會有一定變化，可以根據(jù)地磁圖采用劃區(qū)查表的方法獲得。3MATLAB仿真及其結(jié)果(MATLABSimulationAndResult)伺服系統(tǒng)的總體框圖如圖3所示，由角度環(huán)和角速度環(huán)組成的雙閉環(huán)回路組成。系統(tǒng)主要采用無刷直流電機力矩電機(BDCM)構(gòu)成系統(tǒng)驅(qū)動裝置。速、轉(zhuǎn)角和誤差值均開始變小；直到在船只航向不變后，電機轉(zhuǎn)速趨于零，電機的轉(zhuǎn)角趨于一個固定值，誤差趨于零。這說明該仿真系統(tǒng)可以真實地模擬出船載衛(wèi)星天線伺服系統(tǒng)的工作狀態(tài)，具有一定的可行性與參考性。4結(jié)束語本文通過MATLAB/Simulink仿真實現(xiàn)了ku波段衛(wèi)星船載天線在無專用儀器和專業(yè)人員的條件下的全自動準確對星，對于提高船載衛(wèi)星工作時效性，推動船載衛(wèi)星信號接收的推廣應用具有較為重要的意義。本文作者創(chuàng)新點：1)本文利用了專業(yè)電氣仿真軟件MATLAB/Simulink對系統(tǒng)進行建模仿真。Simulink中的電力系統(tǒng)仿真模塊集PSB提供了類似系統(tǒng)建模的方式進行模型繪制，該仿真軟件可以通過對系統(tǒng)中具體元件各種指標參數(shù)的設置，使建立的系統(tǒng)模型更加接近真實的電路，仿真過程中可以通過二維視圖直觀的反映系統(tǒng)運行過程中的各個元件的狀態(tài)和各種信號的變化情況，從而可以方便的調(diào)整控制參數(shù)。利用仿真可以指導實際硬件電路設計中器件的選擇和軟件設計中控制算法參數(shù)的選定；2)在分析系統(tǒng)總體方案的基礎上，對系統(tǒng)中各個組成模塊進行了詳細的原理分析，選擇適合的元器件構(gòu)建了此伺服系統(tǒng)。供應科技直線步進電機的深圳市科技有限公司與您攜手共創(chuàng)輝煌！！科技無刷電機,采進口原材料,在防鹽、防霧、防水的性能上完全符合國際標準。實驗結(jié)果表明,該方法既能快速地使天線對準衛(wèi)星,又能滿足精度的要求。更多行業(yè)相關資訊請關注科技步進電機驅(qū)動器
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