CN103853197B - 大功率转动天线的定位控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明是关于大功率转动天线的定位控制方法和装置，其中的方法包括：接收天线转动命令，获取天线的当前位置；在天线由当前位置转到标称位置的转动角度大于第一预定角度时，控制变频器从最低工作频率匀速提高至最高工作频率，并保持最高工作频率，直到天线还需转动第二预定角度达到标称位置，控制变频器从最高工作频率匀速降低，直到天线还需转动第三预定角度达到标称位置，保持当前工作频率，直到天线转到标称位置，对天线刹车制动并控制变频器的工作频率为最低工作频率；在天线由当前位置转到标称位置的转动角度不大于第一预定角度时，不同之处包括，变频器的工作频率达不到最高工作频率。本发明可以使大功率转动天线快速准确的转动到目标位置。

Description

大功率转动天线的定位控制方法和装置

技术领域

本发明涉及天线定位技术，特别是涉及一种大功率转动天线的定位控制方法和装置。

背景技术

天线可以将发射机所产生的射频电能转换为向自由空间辐射的电磁波，也可以接收自由空间的电磁波能量并输往接收机等电子系统。

在广播技术领域中，为了满足广播的特殊性要求，架设的天线通常为可转动的天线。可转动的天线通常可以在天线定位系统的控制下，向预先设定的目标位置转动，以使广播能够正常播出。

由于广播系统对播出时间的准时性存在较高要求，因此，大功率转动天线应在定位系统的控制下，快速且准确的运动到目标位置。

发明人在实现本发明过程中发现：由于大功率转动天线的体积十分庞大，且重量非常重，如可以重达几吨甚至几百吨，再加上外界的天气(如风力雨雪)等多种因素的影响，从而现有的天线通常会存在反复进行位置调整、天线转动不到位或者天线转动过位等现象，如何使定位系统控制大功率转动天线快速且准确的运动到目标位置是一个亟待解决的问题。

有鉴于现有的天线定位技术存在的问题，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验以及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种大功率转动天线的定位控制方法和装置，能够克服现有的天线定位技术存在的问题，使其更具有实用性。经过不断的研究设计,并经过反复试作样品及改进，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的天线定位技术存在的问题，而提供一种新的大功率转动天线的定位控制方法和装置，所要解决的技术问题是，使大功率转动天线可以快速准确的转动到目标位置。

本发明的目的以及解决其技术问题可以采用以下的技术方案来实现。

依据本发明提出的一种大功率转动天线的定位控制方法，包括：接收包含有标称位置的天线转动命令，获取天线的当前位置；在所述天线由当前位置转动到所述标称位置的转动角度大于第一预定角度时，控制变频器按照预定变化率从最低工作频率匀速提高至最高工作频率，并控制变频器保持最高工作频率，直到天线还需转动第二预定角度达到标称位置，控制变频器的当前工作频率按照预定变化率从最高工作频率匀速降低，直到天线还需转动第三预定角度达到标称位置，控制变频器保持当前工作频率，直到天线转动到标称位置，对天线进行刹车制动控制操作并控制变频器的当前工作频率为最低工作频率；在所述天线由当前位置转动到所述标称位置的转动角度不大于第一预定角度时，控制变频器按照预定变化率从最低工作频率匀速提高至预定工作频率，控制变频器的当前工作频率按照预定变化率从预定工作频率匀速降低，直到天线还需转动第三预定角度达到标称位置，控制变频器保持当前工作频率，直到天线转动到标称位置，对天线进行刹车制动控制操作并控制变频器的当前工作频率为最低工作频率；

其中，第一预定角度为2φ加第三预定角度，所述w₀为零时刻天线的转速，取值为0，所述w_t为t时刻天线的转速，所述w_t＝w₀+εt_a，所述ε为变频器由最低工作频率提高至最高工作频率的过程中，天线由最低转速到最高转速的加速度，t_a为天线由最低转速到最高转速所需的时间；所述第二预定角度为φ，所述第三预定角度的取值范围为0.5-1.5度；所述预定工作频率f＝kt+f₀，所述k为所述预定变化率，所述f₀为变频器的最低工作频率，φ1为所述天线由所述当前位置转动到所述标称位置的转动角度。

依据本发明提出的一种大功率转动天线的定位控制装置，包括：接收模块，用于接收包含有标称位置的天线转动命令；获取模块，用于获取天线的当前位置；控制模块，与所述接收模块和所述获取模块均连接，用于在所述天线由当前位置转动到所述标称位置的转动角度大于第一预定角度时，控制变频器按照预定变化率从最低工作频率匀速提高至最高工作频率，并控制变频器保持最高工作频率，直到天线还需转动第二预定角度达到标称位置，控制变频器的当前工作频率按照预定变化率从最高工作频率匀速降低，直到天线还需转动第三预定角度达到标称位置，控制变频器保持当前工作频率，直到天线转动到标称位置，对天线进行刹车制动控制操作并控制变频器的当前工作频率为最低工作频率；还用于在所述天线由当前位置转动到所述标称位置的转动角度不大于第一预定角度时，控制变频器按照预定变化率从最低工作频率匀速提高至预定工作频率，控制变频器的当前工作频率按照预定变化率从预定工作频率匀速降低，直到天线还需转动第三预定角度达到标称位置，控制变频器保持当前工作频率，直到天线转动到标称位置，对天线进行刹车制动控制操作并控制变频器的当前工作频率为最低工作频率；

其中，第一预定角度为2φ加第三预定角度，所述w₀为零时刻天线的转速，取值为0，所述w_t为t时刻天线的转速，所述w_t＝w₀+εt_a，所述ε为变频器由最低工作频率提高至最高工作频率的过程中，天线由最低转速到最高转速的加速度，t_a为天线由最低转速到最高转速所需的时间；所述第二预定角度为φ，所述第三预定角度的取值范围为0.5-1.5度；所述预定工作频率f＝kt+f₀，所述k为所述预定变化率，所述f₀为变频器的最低工作频率，φ1为所述天线由所述当前位置转动到所述标称位置的转动角度。

借由上述技术方案，本发明的大功率转动天线的定位控制方法和装置至少具有下列优点以及有益效果：本发明通过针对天线由当前位置转动到标称位置的转动角度大于第一预定角度、以及天线由当前位置转动到标称位置的转动角度不大于第一预定角度对变频器的工作频率进行不同的控制，使天线能够尽快的转动到目标位置，且实际转动到的目标位置与天线转动命令中的标称位置间的误差完全满足广播发射的要求，从而本发明可以使大功率转动天线快速准确的转动到目标位置。

综上所述，本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极技术效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例,并配合说明书附图,详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的大功率转动天线的定位控制方法的流程图；

图2为本发明的大功率转动天线的一速度控制曲线示意图；

图3为本发明的大功率转动天线的另一速度控制曲线示意图；

图4为本发明的大功率转动天线的定位控制装置示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的大功率转动天线的定位控制方法和装置的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

实施例一、大功率转动天线的定位控制方法。该方法如附图1所示。

图1中，S100、接收天线转动命令，并获取天线的当前位置，到S110。

具体的，天线转动命令表示用户对天线目标位置的控制。该天线转动命令中包含有天线的标称位置，即天线的目标位置。上述天线的当前位置是指在接收到天线转动命令时，天线处于静止时的当前位置。

在系统中预先存储有天线的当前位置信息的情况下，本发明可以从系统存储的信息中获取天线的当前位置；在系统中没有预先存储有天线的当前位置信息的情况下，本发明可以在接收到天线转动命令时，实际检测天线的位置状态，以获取天线的当前位置。

S110、判断天线由当前位置转动到标称位置的转动角度是否大于第一预定角度，在判断出天线的转动角度大于第一预定角度时，到S120，在判断出天线的转动角度不大于第一预定角度时，到S170。

具体的，这里的第一预定角度是根据实际情况设置的，如第一预定角度为2φ加第三预定角度，其中的φ表示驱动天线运动的变频器按照预定变化率由最低工作频率匀速提高至最高工作频率(或者按照预定变化率由最高工作频率匀速降低至最低工作频率)的过程中，天线转动的角度，且φ可以通过下述公式(1)获得：

$\mathrm{\φ}=\frac{w_0+w_t}{2}{t}_a;$ 公式(1)

在公式(1)中，w₀零时刻天线的转速，取值为0，所述w_t为t时刻天线的转速，w_t＝w₀+εt_a，ε为变频器由最低工作频率匀速提高至最高工作频率(或者按照预定变化率由最高工作频率匀速降低至最低工作频率)的过程中，天线由最低转速到最高转速的加速度，t_a为变频器由最低工作频率匀速提高至最高工作频率(或者按照预定变化率由最高工作频率匀速降低至最低工作频率)的过程中，天线由最低转速到最高转速所需的时间，也即变频器按照预定变化率由最低工作频率到最高工作频率所需的时间。

S120、控制变频器按照预定变化率从最低工作频率匀速提高至最高工作频率，并到S130。

具体的，上述的预定变化率可以根据t_a来确定，即在预先设定了变频器由最低工作频率匀速提高至最高工作频率(或者按照预定变化率由最高工作频率匀速降低至最低工作频率)的过程中，天线由最低转速到最高转速所需的时间的情况下，预定变化率也就随之确定出来了。

S130、控制变频器保持最高工作频率，直到天线还需转动第二预定角度达到标称位置，并到S140。

具体的，上述的第二预定角度是根据实际情况设置的，如第二预定角度可以设置为上述的φ。

S140、控制变频器的当前工作频率按照预定变化率从最高工作频率匀速降低，直到天线还需转动第三预定角度达到标称位置，并到S150。

具体的，上述第三预定角度的取值范围可以根据实际情况设置，如第三预定角度的取值范围在0.5-1.5度之间，一个具体的例子为，第三预定角度取值为1度时，在检测到天线当前转动到的位置距离标称位置还有1度时，控制变频器不再降低其工作频率。

S150、控制变频器保持当前工作频率，直到天线转动到标称位置，并到S160。

具体的，变频器保持当前工作频率，并持续检测天线当前转动到的位置，并判断当前转动到的位置为标称位置时，到S160。

S160、对天线进行刹车制动控制操作，并控制变频器的当前工作频率为最低工作频率，本次定位控制过程结束。

具体的，在对天线进行刹车制动操作的同时，控制变频器的当前工作频率为5Hz。

S170、控制变频器按照预定变化率从最低工作频率匀速提高至预定工作频率，并到S180。

具体的，上述的预定工作频率可以根据实际情况来确定，如可以根据下述公式(2)来确定预定工作频率f：

f＝kt+f₀，公式(2)

其中，k为上述预定变化率，f₀为变频器的最低工作频率，φ1为上述的天线由当前位置转动到所述标称位置的转动角度。

在预先设定了变频器由最低工作频率匀速提高至最高工作频率(或者按照预定变化率由最高工作频率匀速降低至最低工作频率)的过程中，天线由最低转速到最高转速所需的时间的情况下，预定变化率也就随之确定出来了，在预定变化率确定的情况下，上述公式(2)可以充分反映出预定工作频率与上述转动角度之间的关系，从而可以根据天线的转动角度来确定出预定工作频率。

S180、控制变频器的当前工作频率按照预定变化率从预定工作频率匀速降低，直到天线还需转动第三预定角度达到标称位置，到S150，并顺序至S160。

具体的，上述第三预定角度的取值范围可以根据实际情况设置，如第三预定角度的取值范围在0.5-1.5度之间，一个具体的例子，第三预定角度取值为1度时，在检测到天线当前转动到的位置距离标称位置还有1度时，控制变频器不再降低其工作频率。S150和S160如上述描述，不再重复说明。

下面结合图2和图3对本发明的一个具体例子进行说明。

在变频器的最低工作频率为5Hz，最高工作频率为50Hz，且系统的转动精度要求≤1°的情况下，设定天线由最低转速到最高转速所需的加速时间t_a＝14s，天线由最高转速到最低转速所需的减速时间t_d＝14s，天线的最大转动速度ω_max＝V_max＝1.12°/s，天线在t_a或者t_d时间内转动的角度为φ。

根据速度公式w_t＝w₀+εt和角度公式可以得出在天线的转速从0到最大速度V_max时，φ＝7.84°，四舍五入，取天线在t_a或者t_d时间内转动的角度为φ＝8°。

在天线的加速度的情况下，可以得出时间与天线所需转动的角度的关系 $t=\sqrt{\frac{{14}^2\mathrm{\φ}}{8}}.$

在变频器内，设置频率输出方式为线性，即频率计算公式为f＝kt+f₀；

其中，f₀＝5Hz，t＝t_a＝t_d时，f_max＝50Hz；得出变化率

由w_t＝w₀+εt、和f＝kt+f₀可以得出在本次调整过程中，变频器的最高工作频率(即上述预定工作频率)f与角度φ的关系为 $f=\frac{45}{14}\×\sqrt{\frac{{14}^2\mathrm{\φ}}{8}}+5.$

由于在天线转动过程中，上升的时间与下降的时间相同，天线在距离目标位置1°时，以低速转动，因此，天线速度转折(由加速变为减速)时天线的转动角度为

由此可知，在天线从起始位置到目标位置的转动角度大于17°时，输出最大频率为50Hz，天线转动速度的控制曲线如图2所示；而不大于17°时，根据公式就可产生不同的最高频率，从而产生不同的天线转动速度控制曲线，如图3所示。

当天线的实际位置距离标称位置还有1°时，天线以最大速度V_max的10％低速运行，直到天线的实际位置＝标称位置，进行刹车制动。在实际应用工程中，因为定位精度≤1°，采取在实际值与标称值相差0.3°以内时，即视为实际值≌标称值，进行刹车制动。

由图2和图3可知：在天线由起始位置转动到标称位置的转动角度大于17度时，首先，天线从静止匀速提升至最高转速，并持续保持该最高转速，直到天线距离标称位置还有8度，则天线开始从最高转速匀速降低至最高转速的10％，并持续保持其转速为10％的最高转速，直到天线转动达到标称位置，对天线进行刹车制动；在天线由起始位置转动到标称位置的转动角度不大于17度时，首先，天线从静止匀速提升至预定转速(该预定转速小于或者等于最高转速)，天线开始从预定转速匀速降低至最高转速的10％，并持续保持10％的最高转速，直到天线转动达到标称位置，对天线进行刹车制动。

本发明的定位精度为：如图2和图3所示，当天线的实际位置＝标称位置时，天线从最高转速V下降到零转速的减速时间为14s，即从最大速度的10％降为0所需的制动时间t_b＝1.4s。

由于传动系统减速比d＝4472.497，电机转速n＝960转/分，回转支撑转速t_d时间内所转角度为：角度采样装置选择编码器的位数为12位，角度分辨率控制系统角度误差φ₃＝φ₁+φ₂＝0.178°；从而转动天线控制系统的最大误差为0.178°+0.3°＝0.478°<1°，完全可以满足系统定位精度≤1°的要求。

实施例二、大功率转动天线的定位控制装置。该装置可以设置于天线定位系统中，且该装置的结构如附图4所示。

在图4中，该装置包括：接收模块1、获取模块2和控制模块3。控制模块3与接收模块1和获取模块2均连接。

接收模块1主要用于接收包含有标称位置的天线转动命令，该天线转动命令中携带的标称位置信息应提供给控制模块3。该天线转动命令可以通过鼠标或者键盘或者网络接口等部件传输至接收模块1。

获取模块2主要用于获取天线的当前位置，获取模块2获取的天线的当前位置信息应提供给控制模块3。获取模块2可以从系统存储的息中获取天线的当前位置；获取模块2也可以在接收到天线转动命令时，通过实际检测天线的位置状态，来获取天线的当前位置。本发明不显著获取模块2获取天线的当前位置的具体实现方式。

控制模块3主要用于在接收到接收模块1和获取模块2传输来的信息时，对驱动天线转动的变频器的频率进行控制，以控制天线转动的速度和时间。控制模块3执行的具体操作请参见上述方法实施例的S110-S180中的描述，在此不再重复说明。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明的技术，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种大功率转动天线的定位控制方法，其特征在于，包括：

接收包含有标称位置的天线转动命令，获取天线的当前位置；

在所述天线由当前位置转动到所述标称位置的转动角度大于第一预定角度时，控制变频器按照预定变化率从最低工作频率匀速提高至最高工作频率，并控制变频器保持最高工作频率，直到天线还需转动第二预定角度达到标称位置，控制变频器的当前工作频率按照预定变化率从最高工作频率匀速降低，直到天线还需转动第三预定角度达到标称位置，控制变频器保持当前工作频率，直到天线转动到标称位置，对天线进行刹车制动控制操作并控制变频器的当前工作频率为最低工作频率；

在所述天线由当前位置转动到所述标称位置的转动角度不大于第一预定角度时，控制变频器按照预定变化率从最低工作频率匀速提高至预定工作频率，控制变频器的当前工作频率按照预定变化率从预定工作频率匀速降低，直到天线还需转动第三预定角度达到标称位置，控制变频器保持当前工作频率，直到天线转动到标称位置，对天线进行刹车制动控制操作并控制变频器的当前工作频率为最低工作频率；

其中，第一预定角度为2φ加第三预定角度，所述w₀为零时刻天线的转速，取值为0，所述w_t为t时刻天线的转速，所述w_t＝w₀+εt_a，所述ε为变频器由最低工作频率提高至最高工作频率的过程中，天线由最低转速到最高转速的加速度，t_a为天线由最低转速到最高转速所需的时间；所述第二预定角度为φ，所述第三预定角度的取值范围为0.5-1.5度；所述预定工作频率f＝kt+f₀，所述k为所述预定变化率，所述f₀为变频器的最低工作频率，φ1为所述天线由所述当前位置转动到所述标称位置的转动角度。

2.如权利要求1所述的大功率转动天线的定位控制方法，其特征在于，所述第二预定角度和第三预定角度均为四舍五入后的整数值。

3.如权利要求1或2所述的大功率转动天线的定位控制方法，其特征在于，变频器的最低工作频率为5Hz，最高工作频率为50Hz，所述天线由最低转速到最高转速所需的时间为14秒。

4.如权利要求3所述的大功率转动天线的定位控制方法，其特征在于，所述第一预定角度为17度，所述第三预定角度为1度，且所述第二预定角度8度。

5.如权利要求4所述的大功率转动天线的定位控制方法，其特征在于，所述预定工作频率小于等于变频器的最高工作频率。

6.一种大功率转动天线的定位控制装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收包含有标称位置的天线转动命令；

获取模块，用于获取天线的当前位置；

控制模块，与所述接收模块和所述获取模块均连接，

用于在所述天线由当前位置转动到所述标称位置的转动角度大于第一预定角度时，控制变频器按照预定变化率从最低工作频率匀速提高至最高工作频率，并控制变频器保持最高工作频率，直到天线还需转动第二预定角度达到标称位置，控制变频器的当前工作频率按照预定变化率从最高工作频率匀速降低，直到天线还需转动第三预定角度达到标称位置，控制变频器保持当前工作频率，直到天线转动到标称位置，对天线进行刹车制动控制操作并控制变频器的当前工作频率为最低工作频率；

还用于在所述天线由当前位置转动到所述标称位置的转动角度不大于第一预定角度时，控制变频器按照预定变化率从最低工作频率匀速提高至预定工作频率，控制变频器的当前工作频率按照预定变化率从预定工作频率匀速降低，直到天线还需转动第三预定角度达到标称位置，控制变频器保持当前工作频率，直到天线转动到标称位置，对天线进行刹车制动控制操作并控制变频器的当前工作频率为最低工作频率；

其中，第一预定角度为2φ加第三预定角度，所述w₀为零时刻天线的转速，取值为0，所述w_t为t时刻天线的转速，所述w_t＝w₀+εt_a，所述ε为变频器由最低工作频率提高至最高工作频率的过程中，天线由最低转速到最高转速的加速度，t_a为天线由最低转速到最高转速所需的时间；所述第二预定角度为φ，所述第三预定角度的取值范围为0.5-1.5度；所述预定工作频率f＝kt+f₀，所述k为所述预定变化率，所述f₀为变频器的最低工作频率，φ1为所述天线由所述当前位置转动到所述标称位置的转动角度。

7.如权利要求6所述的大功率转动天线的定位控制装置，其特征在于，所述第二预定角度和第三预定角度均为四舍五入后的整数值。

8.如权利要求6或7所述的大功率转动天线的定位控制装置，其特征在于，所述变频器的最低工作频率为5Hz，最高工作频率为50Hz，所述天线由最低转速到最高转速所需的时间为14秒。

9.如权利要求8所述的大功率转动天线的定位控制装置，其特征在于，所述第一预定角度为17度，所述第三预定角度为1度，且所述第二预定角度为8度。

10.如权利要求9所述的大功率转动天线的定位控制装置，其特征在于预定工作频率小于等于变频器的最高工作频率。