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某全动式地球站天线伺服系统的设计与实现

发布时间:2019-03-07 08:34
【摘要】:天线伺服系统可精确控制地球站天线的工作参数和状态,提升其自动化水平和工作精度,对实现地球站天线的工作效果、保障链路信号接收强度、维持卫星通信系统运行状态等均具有重要意义。本文针对某13米Ka频段全动式天线的伺服系统进行了研究和设计,并对常规步进跟踪和记忆跟踪算法进行了优化处理,使天线能够准确、稳定地对准目标卫星。1、在总体层面对地球站天线伺服系统的应用需求进行了分析。对比分析了地球站天线常用的跟踪方式,确定了本系统采用步进跟踪方案,以伺服系统的工作原理和组成结构为基础,对总体设计方案中进行模块化处理,分别论述了各模块的设计方案,提出了步进跟踪和记忆跟踪相结合的优化天线伺服系统。2、给出了伺服系统具体的硬件设计方案。天线伺服系统的硬件部分主要包括限位检测电路、安保逻辑电路、变频器驱动电路和电源设计等,对不同硬件模块给出了硬件原理或实现电路,并给出了电路中重要元器件的选型方案。3、给出了伺服系统具体的软件设计方案。天线伺服系统的软件部分主要包括开发环境选取、总体功能确定、初始化及数据预处理以及控制、扫描跟踪实现等,提出了可适用于本伺服系统的高精度、高可靠性的控制算法,包括数字PID控制、步进跟踪优化算法、记忆跟踪优化算法、扫描算法等内容。4、提出了可适用于本课题的测试环境和测试方案。对伺服系统的性能进行了测试,给出了测试结果,对步进跟踪、记忆跟踪优化前后数据进行了对比分析,结果证明步进跟踪精度大幅提高,记忆跟踪效果大幅改善,整套伺服系统满足指标要求,达到了预期的设计目标。
[Abstract]:The antenna servo system can accurately control the working parameters and state of the earth station antenna, improve its automation level and working precision, realize the working effect of the earth station antenna, and guarantee the receiving intensity of the link signal. It is of great significance to maintain the state of operation of satellite communication system. In this paper, the servo system of a 13m Ka full-acting antenna is studied and designed, and the conventional step tracking and memory tracking algorithms are optimized, so that the antenna can be accurately and stably aligned with the target satellite. The application requirement of antenna servo system of earth station is analyzed in the overall level. The common tracking methods of earth station antenna are compared and analyzed, and the step tracking scheme is adopted in this system. Based on the working principle and structure of servo system, modularization is carried out in the overall design scheme. The design scheme of each module is discussed, and the optimized antenna servo system combining step tracking and memory tracking is put forward. 2, the hardware design scheme of servo system is given. The hardware part of antenna servo system mainly includes limit detection circuit, security logic circuit, frequency converter drive circuit and power supply design, and so on. The hardware principle or realization circuit of different hardware modules are given. The selection scheme of the important components in the circuit is given. 3. The specific software design scheme of the servo system is given. The software part of the antenna servo system mainly includes the selection of the development environment, the determination of the overall function, the initialization and data preprocessing and control, the realization of scanning and tracking, and so on. The high precision that can be applied to the servo system is proposed. High reliability control algorithms, including digital PID control, step-by-step tracking optimization algorithm, memory tracking optimization algorithm, scanning algorithm and so on. 4, the test environment and test scheme that can be applied to this subject are proposed. The performance of servo system is tested, the test results are given, and the data before and after the optimization of step tracking and memory tracking are compared and analyzed. The results show that the precision of step tracking is greatly improved and the effect of memory tracking is greatly improved. The whole servo system meets the requirements of the target and achieves the expected design goal.
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN820.3

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本文编号:2435951

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