CN101577367A - 用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统，由嵌入式天线控制器、姿态传感器、高频信号处理器、GPS接收机、方位一体化驱动与控制电机、俯仰一体化驱动与控制电机、横滚一体化驱动与控制电机、机械传动装置及卫星通信天线组成。本发明采用设计的一体化驱动与控制电机，输出轴可直接驱动天线，简化了系统结构，方便安装与维护。系统各主要部件及用户操作终端之间通过现场总线方式进行连接，简化了连接的复杂度，也有利于多个天线系统进行组网工作。设计了基于切换控制理论的新型切换控制算法，提高系统控制性能。采用本发明可有效保证运动载体上卫星通信天线的指向稳定和跟踪性能。

Description

用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统

技术领域

本发明属于卫星通信天线控制技术，特别是一种用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统。

背景技术

随着电子信息产业的飞速发展，我国多媒体宽带卫星通信(含卫星电视)产业生机勃勃。在军事行动、公共安全、应急通讯、抢险救灾、电视转播、长途客运等领域，用于运动载体进行卫星通信的市场需求日益扩大。运动载体通信系统是一种通过在运动载体平台上安装卫星通信天线，利用地球同步轨道卫星的相关频段转发器实现移动终端与固定终端、移动终端之间的无线通信业务的通信系统。这种卫星通信系统不同于固定的卫星天线通信系统，它需要在运动载体进行快速运动或者转动的情况下，完成对卫星的精确对准以保证通信畅通。因而，如何克服运动载体对卫星通信天线的扰动，保证天线高精度指向卫星的稳定控制技术成为运动载体上卫星通信畅通的关键技术。

近年来国外相关民用设备发展迅速，如海事卫星车载站、船载站、机载站、移动通信车载站等已形成产品并推向市场。国外主要从事此类产品的公司有：美国格鲁曼公司、KVH公司、海洋通信(SEA TEL)公司、日本NKH公司等，专门生产车用、船用卫星通讯及电视接收的系列产品。但上述产品普遍存在如下问题：1)驱动控制大多采用步进电机，利用误差补偿控制，但步进电机存在调速性能差、丢步等缺点，难以满足高精度和快速性要求；2)系统控制结构大多采用上下位机模式，结构复杂、难以维护；3)通信接口单一，一般只提供RS422接口。

国内四川压电与声光技术研究所研制的天线稳定跟踪平台系统由三部分组成：户外设备、户内设备和主控计算机，但体积较大。总的来说，国内此类产品主要存在如下明显不足：工作频段低、天线运动速度慢、运动范围有限、跟踪速度慢，天线结构多为两轴稳定体系、初始捕获和重新捕获时间长、通信业务量少等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统，该控制系统在运动载体运动过程中对平台上的天线姿态进行自动调整，始终保持天线对卫星稳定跟踪。

实现本发明目的技术解决方案为：一种用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统，将嵌入式天线控制器通过现场总线与用户操作终端连接，该用户操作终端将卫星三维位置信息发送给嵌入式天线控制器，所述的嵌入式天线控制器根据用户操作终端发送的卫星三维位置信息、GPS接收机输出的天线三维位置信息、姿态传感器输出的天线三轴姿态信息及高频信号处理器输出的AGC电平进行信息处理，得到方位、俯仰和横滚三轴运动控制指令，然后通过现场总线分别发送给方位一体化驱动与控制电机、俯仰一体化驱动与控制电机和横滚一体化驱动与控制电机，所述的方位一体化驱动与控制电机、俯仰一体化驱动与控制电机和横滚一体化驱动与控制电机的输出轴分别与机械传动装置连接，该机械传动装置带动卫星通信天线运动，安装在卫星通信天线上的姿态传感器和高频信号处理器将天线的姿态信息和AGC电平信息传输给嵌入式天线控制器，从而构成完整的卫星通信天线稳定跟踪控制系统。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)设计了调速性能好的一体化驱动与控制电机，取代步进电机，同时电机转轴位置检测传感器采用旋转变压器，使系统适用于强冲击、强振动场合；2)构造了高性能嵌入式天线控制器，在运动载体运动过程中对平台上的天线姿态进行自动调整，实现天线对卫星的全自动稳定跟踪，克服了传统天线系统结构复杂、体积大的缺点，更利于系统的小型化；3)将组成系统的各主要部件及用户操作终端之间通过现场总线的方式进行连接，简化了系统连接的复杂度，同时也有利于多个天线系统进行组网工作；4)天线运行范围大、姿态调整速度快、跟踪精度高，天线结构采用三轴稳定体系、初始捕获和重新捕获时间短。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明：

图1是本发明用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统的总体组成结构图。

图2是本发明用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统的工作原理图。

图3是本发明的方位、俯仰和横滚一体化驱动与控制电机的组成结构图。

图4是本发明的方位、俯仰和横滚一体化驱动与控制电机的工作原理图。

图5是本发明中的三轴稳定角速度补偿坐标变换示意图。

图6是本发明方位控制器工作原理图。

图7是本发明俯仰控制器工作原理图。

图8是本发明横滚控制器工作原理图。

图9是本发明切换控制算法流程图。

图10是本发明中姿态传感器组成结构图。

图11是本发明用户操作终端的示意图。

图12是本发明的一种用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统的具体实现示意图。

具体实施方式：

结合图1，本发明用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统，将嵌入式天线控制器1通过现场总线与用户操作终端10连接，该用户操作终端10将卫星三维位置信息发送给嵌入式天线控制器1，所述的嵌入式天线控制器1根据用户操作终端10发送的卫星三维位置信息、GPS接收机9输出的天线三维位置信息、姿态传感器7输出的天线三轴姿态信息及高频信号处理器8输出的AGC电平进行信息处理，得到方位、俯仰和横滚三轴运动控制指令，然后通过现场总线分别发送给方位一体化驱动与控制电机2、俯仰一体化驱动与控制电机3和横滚一体化驱动与控制电机4，所述的方位一体化驱动与控制电机2、俯仰一体化驱动与控制电机3和横滚一体化驱动与控制电机4的输出轴分别与机械传动装置5连接，该机械传动装置5带动卫星通信天线6运动，安装在卫星通信天线6上的姿态传感器7和高频信号处理器8将天线的姿态信息和AGC电平信息传输给嵌入式天线控制器1，从而构成完整的卫星通信天线稳定跟踪控制系统。

结合图2，本发明用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统的嵌入式天线控制器1由一片高性能数字信号处理器作为核心单元构成，包括方位控制器11、俯仰控制器12、横滚控制器13和信息处理模块14；用户操作终端10通过现场总线将卫星经度、纬度及高度三维位置信息λ_r、

h_r发送给嵌入式天线控制器1；该嵌入式天线控制器1通过姿态传感器7采样卫星通信天线6的三轴角速度信息ω_az、ω_el、ω_cl和角度信息θ_az、θ_el、θ_cl，通过GPS接收机9获取天线经度、纬度及高度三维位置信息λ、

h；嵌入式天线控制器1中的信息处理模块14根据所述的卫星三维位置信息λ_r、h_r和天线三维位置信息λ、

h，通过地理坐标系与天线坐标系的转换关系计算出天线方位与俯仰两轴跟踪指令信号θ_raz ^*、θ_rel ^*，并对天线角速度信息ω_az、ω_el、ω_cl和角度信息θ_az、θ_el、θ_cl进行平滑滤波处理，然后分三路输出，其中第一路输出信号θ_raz ^*、ω_az ^*、θ_az ^*输送给方位控制器11，第二路输出信号θ_rel ^*、ω_el ^*、θ_el ^*输送给俯仰控制器12、第三路输出信号ω_cl ^*、ω_az ^*、θ_cl ^*输送给横滚控制器13；所述的方位控制器11、横滚控制器12与俯仰控制器13根据上述信号分别进行处理，从而得到天线三轴运动控制指令ω′_az、ω′_el、ω′_cl，并将上述控制量通过现场总线分别输送给方位一体化驱动与控制电机2、俯仰一体化驱动与控制电机3、横滚一体化驱动与控制电机4来带动卫星接收天线6运动，从而获得性能优良的天线稳定跟踪控制效果。

结合图3，本发明用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统中的方位一体化驱动与控制电机2、俯仰一体化驱动与控制电机3和横滚一体化驱动与控制电机4均采用一体化驱动与控制电机结构，即在该一体化驱动与控制电机中，减速器21与伺服电机22的输出轴同轴相连，电机转轴位置检测传感器23与伺服电机22的输入轴同轴相连，设置有通信接口25、调试接口26及电源接口27的驱动与控制器24通过线缆通道分别与电机转轴位置检测传感器23和伺服电机22相连接。所述的驱动与控制器24通过通信接口25接收外部的指令信号ω′(ω′根据方位、俯仰和横滚一体化驱动与控制电机分别为ω′_az、ω′_el、ω′_cl)，内部的速度计算器245对电机转轴位置检测传感器23提供的转轴角度信息进行差分计算得到速度反馈信号ω₁，速度控制器241首先对ω′与ω₁做求差处理得误差信号Δω，然后根据Δω调用切换控制算法计算出控制量I_r送给电流控制器242，该电流控制器242通过电流检测电路244得到电机电枢回路电流I_c，然后对I_r与I_c做求差处理得误差信号ΔI，再根据ΔI调用切换控制算法计算出控制量U_c传送给功率驱动电路243产生驱动电压U_d带动伺服电机22运转，如图4。其中，减速器21采用高精度行星齿轮减速器，其具有运行可靠、结构紧凑、传动效率高、抗冲击、寿命长等优点；伺服电机22选用高性能交流或直流伺服电机；电机转轴位置检测传感器23采用精度高、体积小的旋转变压器，适用于强冲击、震动场合；通信接口25采用现场总线接口，调试接口26采用串行接口接收一些调试信息。

结合图5，本发明用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统中的三轴稳定角速度补偿坐标变换示意图。其中O-x_ay_az_a为天线转动坐标系，Ox_a为天线俯仰转动轴，Oy_a为天线横滚转动轴，Oz_a为天线方位转动轴。天线横滚转动轴Oy_a和天线方位转动轴Oz_a相互正交，横滚转动轴Oy_a平行于天线底座平面，方位转动轴Oz_a垂直于天线底座平面，俯仰转动轴Ox_a的状态受天线横滚转动的影响。陀螺轴线：横滚陀螺轴线与横滚转动轴相同，垂直于方位转动轴和俯仰转动轴，天线横滚电机的转动不产生横滚陀螺的角速度输出；俯仰陀螺轴线与俯仰转动轴相同，垂直于方位陀螺轴线和横滚陀螺轴线，天线俯仰电机的转动不产生俯仰陀螺的角速度输出；方位陀螺轴线的状态将由天线初始化过程加以调整。初始化结束时，若坐标关系如图5所示，天线底座倾斜造成横滚陀螺轴线与水平面的夹角为-α(水平面以下为正)，轴Oy′是横滚陀螺轴线在水平面投影；轴线Ox′在天线底座平面内，垂直于横滚陀螺轴线，天线底座倾斜使得它与水平面的夹角为-β(水平面以下为正)，轴线Ox′在水平面内的投影为天线俯仰陀螺轴线Ox_a；Oz_a为天线方位转动轴，Oz_o为天线方位陀螺轴线。上述轴线组成两个直角坐标系O-x_ay’z_o与O-x’y_az_a，两个直角坐标系间的坐标变换关系为：

$\left[\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y_a\\ z_a\end{array}\right]=\left[T_{\mathrm{\β\α}}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_a\\ y^{\′}\\ z_o\end{array}\right]$

其中[T_βα]为变换矩阵。

$\left[T_{\mathrm{\β\α}}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& -\sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}& \cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}\\ 0& \cos \mathrm{\α}& \sin \mathrm{\α}\\ -\sin \mathrm{\β}& -\cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}\end{array}\right]$

若天线的方位陀螺测得的角速度为W_OZo＝η_A，俯仰陀螺测得的角速度为 $W_{{\mathrm{Ox}}_a}={\mathrm{\η}}_E,$ 横滚陀螺测得的角速度为 $W_{{\mathrm{oy}}_a}={\mathrm{\η}}_R,$ 则天线空间运动在水平坐标系O-x_ay′z_o中绕轴Ox_a和Oz_o的旋转角速度分别为η_E和η_A。

结合图6，本发明嵌入式天线控制器1的方位控制器11根据信息处理模块14输出的姿态信息θ_raz ^*、ω_az ^*、θ_az ^*，首先判断θ_raz ^*值是否更新，若θ_raz ^*更新，则计算出误差信号 $\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{az}}^{*}={\mathrm{\θ}}_{\mathrm{raz}}^{*}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{az}}^{*},$ 然后调用切换控制算法计算出方位电机速度运动控制指令ω′_az；若θ_raz ^*没有更新，则输出方位电机速度运动控制指令 ${\mathrm{\ω}}_{\mathrm{az}}^{\′}=k\mathrm{\Σ}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{az}}^{*}\·T,$ 其中T为方位一体化驱动与控制电机速度环控制周期，k为比例系数，取值范围为120～150。

结合图7，本发明嵌入式天线控制器1的俯仰控制器12根据信息处理模块14输出的姿态信息θ_rel ^*、ω_el ^*、θ_el ^*，首先判断θ_rel ^*值是否更新，若θ_rel ^*更新，则计算出误差信号 $\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{el}}^{*}={\mathrm{\θ}}_{\mathrm{rel}}^{*}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{el}}^{*},$ 然后调用切换控制算法计算出俯仰电机速度运动控制指令ω′_el；若θ_rel ^*没有更新，则输出俯仰电机速度运动控制指令ω′_el＝-ω_el。

结合图8，本发明嵌入式天线控制器1的横滚控制器13根据信息处理模块14输出的姿态信息ω_cl ^*、ω_az ^*、θ_cl ^*，首先判断θ_cl ^*值是否为零，若 ${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{cl}}^{*}=0,$ 则输出横滚电机速度运动控制指令ω′_cl＝0；若 ${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{cl}}^{*}\≠0,$ 则输出横滚电机速度运动控制指令ω′_cl＝η_Asinα-η_R。

结合图9，上述切换控制算法首先判断角度或速度误差所处误差范围，若误差位于预设的大于大误差区(速度误差大于50转/分钟为大误差区，角度误差大于0.3度为大误差区)则计算当前速度、加速度和按照当前速度减速到0时的角度θ，然后判断角度θ是否大于当前误差e(k)，如果大于e(k)，则计算出按照最大加速度减速运行所需的控制量u(k)，否则调用柔化Bang-Bang控制计算控制量；若误差不在大误差区，则进一步判断其位于哪个已经划分的小误差带，据此设定PID参数，然后调用数字PID控制算法计算控制量。

结合图10，姿态传感器7包括由三个单轴陀螺(分别为方位陀螺、俯仰陀螺和横滚陀螺)构成的三轴陀螺仪71，用于获取天线方位、俯仰及横滚三轴角速率信息，并将上述角速率信息转换为电压信号输出传给AD采样模块进行AD转换。电子罗盘72获取天线方位、俯仰及横滚三轴角度信息。限位光电开关73用于输出天线俯仰临界限位信号。

结合图11，用户操作终端10由一片高性能微控制器MSP430F149为核心构成，其实现的主要功能包括：1)信息输入终端，采用4×4矩阵键盘构成，用户通过该键盘可以输入卫星天线的经度、纬度及高度等信息；2)信息显示终端，采用具有128×64象素且自带汉字库的字符型LCD实现，用户通过LCD配合键盘操作可以实时观察所需信息；3)通过内置的CAN通信接口经光电隔离后与嵌入式天线控制1进行通信。

结合图12给出了一种用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统的具体实现示意图。其中嵌入式天线控制器1中的高性能数字信号处理器选用具有浮点运算功能的32位高速DSP，其实现的主要功能包括：a)将方位控制器11、俯仰控制器12、横滚控制器13及信息处理模块14用程序具体实现；b)通过内置的AD模块将三轴陀螺信号分别转化为数字量；c)通过内置的CAN通信接口经光电隔离后与方位一体化驱动与控制电机2、俯仰一体化驱动与控制电机3、横滚一体化驱动与控制电机4及用户操作终端10进行通信；d)通过内置的UART1接口经MAX232电平转换驱动器与电子罗盘HMR3300进行通信；e)通过内置的UART2接口经MAX232电平转换驱动器与GPS进行通信，获取天线三维位置信息；f)通过高频信号处理器8接收卫星信号，从中提取AGC电平作为跟踪信号。

以下以一种用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统为例，说明本发明的具体实施。具体实施分以下5步：

1、将方位一体化驱动与控制电机2、俯仰一体化驱动与控制电机3及横滚一体化驱动与控制电机4输出轴分别连接至天线平台机械传动装置的相应部位；将姿态传感器7、高频信号处理器8、GPS接收机9分别安装于天线平台的各个相应部位，并将它们的输出线分别连接至嵌入式天线控制器1相应接口；嵌入式天线控制器1通过现场总线接口与用户操作终端10、方位一体化驱动与控制电机2、俯仰一体化驱动与控制电机3及横滚一体化驱动与控制电机4相连接，从而构成完整的天线稳定跟踪控制系统(如图1所示)。

2、构造嵌入式天线控制器中的方位控制器11，如图6和图8所示。其中切换控制算法的柔化Bang-Bang控制算法表达式为：

$u\left(k\right)=\left\{\begin{array}{cc}{K}_{p}e\left(k\right)+u_{s1}& e\left(k\right)>e_0\\ K_{p}e\left(k\right)+u_{s2}& e\left(k\right)<-e_0\end{array}\right.$

其中u(k)为控制量，K_p为比例系数，e₀为大小误差区的分界点，e(k)为误差。

$u_{s1}=\frac{V}{T\&CenterDot;\mathrm{\&omega;}}(\mathrm{\&Delta;\&gamma;}+\mathrm{\&alpha;})$

$u_{s2}=\frac{V}{T\&CenterDot;\mathrm{\&omega;}}(\mathrm{\&Delta;\&gamma;}-\mathrm{\&alpha;})$

其中Δγ＝γ(k)-γ(k-1)为采样周期内输入信号增量，即指令速度，ω为系统最大转速，T为采样周期，V为对应D/A输出最大值。u_si(i＝1，2)为相应于输入指令角速度的控制量，式中α为一常数(相对主控制信号较小的值，一般取为0.5)。

数字PID算法表达式为：

$u\left(k\right)=K_{\mathrm{pn}}e\left(k\right)+\underset{m=0}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{K}_{\mathrm{in}}e\left(m\right)+K_{\mathrm{dn}}(e\left(k\right)-e(k-1))$

其中K_pn，K_in和K_dn分别为当误差位于误差带n时的比例、积分及微分系数

3、构造嵌入式天线控制器中的俯仰控制器12，如图7所示。

4、构造嵌入式天线控制器中的横滚控制器13，如图8所示。

5、图12给出了一种用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统的具体实现示意图，其中现场总线采用CAN总线。高性能数字信号处理器选用具有浮点运算功能的32位高速DSP，型号为TMS320F28335。姿态传感器中的固态陀螺a，b，c(分别为方位陀螺、俯仰陀螺和横滚陀螺)将测量到的角速率信息经过信号调理电路后，通过TMS320F28335内置的A/D模块转化为数字量；电子罗盘HMR3300获取的天线姿态信息(方位角、俯仰角、横滚角)、GPS接收机9获取的天线三维位置信息经MAX232电平转换驱动器及光电隔离后分别送至TMS320F28335的UART1和UART2端口；俯仰限位开关信号送至TMS320F28335的I/O端口；TMS320F28335通过内置的CAN通信接口经光电隔离后与方位一体化驱动与控制电机2、俯仰一体化驱动与控制电机3、横滚一体化驱动与控制电机4及用户操作终端10进行通信。上述用于运动载体的卫星通信天线进行稳定控制的实施流程如下：

(1)利用姿态传感器信息完成天线系统初始化。

(2)利用DSP的CAN通信接口获取用户操作终端发出的卫星三维位置信息。

(3)通过陀螺传感器检测天线三轴姿态变化信息，其以电压信号形式输出。

(4)利用DSP的A/D口读取所述电压信号。

(5)通过DSP的UART1通信接口获取HMR3300提供的天线三轴角度信息。

(6)通过DSP的UART2通信接口获取GPS接收机提供的天线三维位置信息。

(7)嵌入式控制器根据获取的卫星三维位置信息、天线三维位置信息、天线姿态变化信息和角度信息解算得到天线三轴速度运动控制指令，通过CAN总线分别输送给方位一体化驱动与控制电机、俯仰一体化驱动与控制电机、横滚一体化驱动与控制电机，从而带动天线运动，以获得性能优良的天线稳定跟踪控制效果。

(8)相关参数及状态由DSP的I/O驱动LED显示。

Claims (7)

1、一种用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统，其特征在于：将嵌入式天线控制器(1)通过现场总线与用户操作终端(10)连接，该用户操作终端(10)将卫星三维位置信息发送给嵌入式天线控制器(1)，所述的嵌入式天线控制器(1)根据用户操作终端(10)发送的卫星三维位置信息、GPS接收机(9)输出的天线三维位置信息、姿态传感器(7)输出的天线三轴姿态信息及高频信号处理器(8)输出的AGC电平进行信息处理，得到方位、俯仰和横滚三轴运动控制指令，然后通过现场总线分别发送给方位一体化驱动与控制电机(2)、俯仰一体化驱动与控制电机(3)和横滚一体化驱动与控制电机(4)，所述的方位一体化驱动与控制电机(2)、俯仰一体化驱动与控制电机(3)和横滚一体化驱动与控制电机(4)的输出轴分别与机械传动装置(5)连接，该机械传动装置(5)带动卫星通信天线(6)运动，安装在卫星通信天线(6)上的姿态传感器(7)和高频信号处理器(8)将天线的姿态信息和AGC电平信息传输给嵌入式天线控制器(1)，从而构成完整的卫星通信天线稳定跟踪控制系统。

2、根据权利要求1所述的用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统，其特征在于：嵌入式天线控制器(1)由一片高性能数字信号处理器作为核心单元构成，包括方位控制器(11)、俯仰控制器(12)、横滚控制器(13)和信息处理模块(14)；用户操作终端(10)通过现场总线将卫星经度、纬度及高度三维位置信息λ_r、

h_r发送给嵌入式天线控制器(1)；该嵌入式天线控制器(1)通过姿态传感器(7)采样卫星通信天线(6)的三轴角速度信息ω_az、ω_el、ω_cl和角度信息θ_az、θ_el、θ_cl，通过GPS接收机(9)获取天线经度、纬度及高度三维位置信息λ、

h；嵌入式天线控制器(1)中的信息处理模块(14)根据所述的卫星三维位置信息λ_r、

h_r和天线三维位置信息λ、

h计算出天线方位与俯仰两轴跟踪指令信号θ_raz ^*、θ_rel ^*，并对天线角速度信息ω_az、ω_el、ω_cl和角度信息θ_az、θ_el、θ_cl进行平滑滤波处理，然后分三路输出，其中第一路输出信号θ_raz ^*、ω_az ^*、θ_az ^*输送给方位控制器(11)，第二路输出信号θ_rel ^*、ω_el ^*、θ_el ^*输送给俯仰控制器(12)、第三路输出信号ω_cl ^*、ω_az ^*、θ_cl ^*输送给横滚控制器(13)；所述的方位控制器(11)、横滚控制器(12)与俯仰控制器(13)根据上述信号分别进行处理，从而得到天线三轴运动控制指令ω′_az、ω′_el、ω′_cl，并将上述控制量通过现场总线分别输送给方位一体化驱动与控制电机(2)、俯仰一体化驱动与控制电机(3)、横滚一体化驱动与控制电机(4)来带动卫星接收天线(6)运动，从而实现天线稳定与跟踪控制。

3、根据权利要求1或2所述的用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统，其特征在于：方位一体化驱动与控制电机(2)、俯仰一体化驱动与控制电机(3)和横滚一体化驱动与控制电机(4)均采用一体化驱动与控制电机结构，即在该一体化驱动与控制电机中，减速器(21)与伺服电机(22)的输出轴同轴相连，电机转轴位置检测传感器(23)与伺服电机(22)的输入轴同轴相连，设置有通信接口(25)、调试接口(26)及电源接口(27)的驱动与控制器(24)通过线缆通道分别与电机转轴位置检测传感器(23)和伺服电机(22)相连接；所述的驱动与控制器(24)通过通信接口(25)接收外部的指令信号ω′，内部的速度计算器(245)对电机转轴位置检测传感器(23)提供的转轴角度信息进行差分计算得到速度反馈信号ω₁，速度控制器(241)首先对ω′与ω₁做求差处理得误差信号Δω，然后根据Δω调用切换控制算法计算出控制量I_r送给电流控制器(242)，该电流控制器(242)通过电流检测电路(244)得到电机电枢回路电流I_c，然后对I_r与I_c做求差处理得误差信号ΔI，再根据ΔI调用切换控制算法计算出控制量U_c传送给功率驱动电路(243)产生驱动电压U_d带动伺服电机(22)运转。

4、根据权利要求3所述的用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统，其特征在于：减速器(21)采用行星齿轮减速器，伺服电机(22)采用交流或直流伺服电机；电机转轴位置检测传感器(23)采用旋转变压器。

5、根据权利要求2所述的用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统，其特征在于：方位控制器(11)根据信息处理模块(14)输出的姿态信息θ_raz ^*、ω_az ^*、θ_az ^*，首先判断θ_raz ^*值是否更新，若θ_raz ^*更新，则计算出误差信号 ${\mathrm{\&Delta;\&theta;}}_{\mathrm{az}}^{*}={\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{raz}}^{*}-{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{az}}^{*},$ 然后调用切换控制算法计算出方位电机速度运动控制指令ω′_az；若θ_raz ^*没有更新，则输出方位电机速度运动控制指令 ${\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{az}}^{\&prime;}=\mathrm{k\&Sigma;}{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{az}}^{*}\&CenterDot;T,$ 其中T为方位一体化驱动与控制电机速度环控制周期，k为比例系数，取值范围为120～150。

6、根据权利要求2所述的用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统，其特征在于：俯仰控制器(12)根据信息处理模块(14)输出的姿态信息θ_rel ^*、ω_el ^*、θ_el ^*，首先判断θ_rel ^*值是否更新，若θ_rel ^*更新，则计算出误差信号 ${\mathrm{\&Delta;\&theta;}}_{\mathrm{el}}^{*}={\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{rel}}^{*}-{\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{el}}^{*},$ 然后调用切换控制算法计算出俯仰电机速度运动控制指令ω′_el；若θ_rel ^*没有更新，则输出俯仰电机速度运动控制指令ω′_el＝-ω_el。

7、根据权利要求2所述的用于运动载体的卫星通信天线稳定跟踪控制系统，其特征在于：横滚控制器(13)根据信息处理模块(14)输出的姿态信息ω_cl ^*、ω_az ^*、θ_cl ^*，首先判断θ_cl ^*值是否为零，若 ${\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{cl}}^{*}=0,$ 则输出横滚电机速度运动控制指令ω′_cl＝0；若 ${\mathrm{\&theta;}}_{\mathrm{cl}}^{*}\&NotEqual;0,$ 则输出横滚电机速度运动控制指令ω′_cl＝η_Asinα-η_R。

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