【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及航天器領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于互聯(lián)網(wǎng)通信衛(wèi)星的qv頻段饋電天線組件的控制組件、系統(tǒng)及其控制方法。
技術(shù)介紹
1、目前，在航天領(lǐng)域中，qv頻段饋電天線作為全球多媒體衛(wèi)星的重要通信載荷，承擔(dān)著實現(xiàn)天地信息交互的關(guān)鍵任務(wù)。伺服控制系統(tǒng)必須具備高精度指向、快速響應(yīng)、高可靠性和長壽命的能力。根據(jù)衛(wèi)星軌道和地面信關(guān)站的位置，伺服控制系統(tǒng)從載荷管理單元或星務(wù)計算機接收對地信關(guān)站指向所需的計算位置角度，然后控制天線電機及其組件實時精確地跟蹤目標位置。要實現(xiàn)這些功能，對位置檢測的準確性和可靠性提出了極高的要求。伺服控制系統(tǒng)根據(jù)不同的位置檢測技術(shù)，采用相應(yīng)的位置控制策略，以優(yōu)化控制器的性能。
2、在航天領(lǐng)域，星上qv頻段雙偏饋饋電天線的位置檢測通常采用霍爾傳感器或光電開關(guān)，并結(jié)合步進電機實現(xiàn)轉(zhuǎn)動機構(gòu)的開環(huán)位置控制。雖然這種方法結(jié)構(gòu)簡單，但容易出現(xiàn)失步現(xiàn)象，導(dǎo)致天線指向精度出現(xiàn)較大偏差。此外，由于缺乏實時位置反饋，難以及時發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸卡死或硬限位等故障。這不僅增加了使用風(fēng)險，還可能因撞擊硬限位產(chǎn)生的振動，對星上其他敏感載荷的正常工作構(gòu)成潛在威脅。
3、為了解決開環(huán)位置控制帶來的問題，目前的改進措施是在減速器端增加雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器或高精度光柵編碼器。雖然這種方案有效解決了開環(huán)控制的缺陷，但雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器解碼器或光柵編碼器用于航天應(yīng)用時，存在產(chǎn)品價格高昂和解碼電路復(fù)雜的缺點。對于日益競爭激烈的商業(yè)航天領(lǐng)域而言，這樣的成本代價難以承受。
4、因此本領(lǐng)域中需要一種低成本、高可靠性的用于互聯(lián)網(wǎng)通信衛(wèi)星的qv頻段
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了提供一種低成本、高可靠性的用于互聯(lián)網(wǎng)通信衛(wèi)星的qv頻段饋電天線組件的控制組件、系統(tǒng)及其控制方法，提供本專利技術(shù)。
2、根據(jù)本專利技術(shù)的一個方面，提供一種用于互聯(lián)網(wǎng)通信衛(wèi)星的qv頻段饋電天線組件的控制組件，所述衛(wèi)星包括所述qv頻段饋電天線組件和用于驅(qū)動所述qv頻段饋電天線組件運動的電機，所述qv頻段饋電天線組件包括qv天線、天線關(guān)節(jié)以及連接所述qv天線和所述天線關(guān)節(jié)的連接部，所述天線關(guān)節(jié)包括天線轉(zhuǎn)軸，所述控制組件包括：霍爾傳感器，設(shè)置在所述天線關(guān)節(jié)與所述連接部的連接處，用于檢測所述天線轉(zhuǎn)軸的絕對位置；旋轉(zhuǎn)變壓器，設(shè)置在所述電機的一端，用于檢測所述電機的單圈絕對位置；電機控制器，與所述霍爾傳感器和所述旋轉(zhuǎn)變壓器通信地耦合，以控制所述電機的運動，所述電機控制器配置成用于：對所述霍爾傳感器和所述旋轉(zhuǎn)變壓器分別進行故障檢測；基于所述故障檢測的結(jié)果來確定所述天線轉(zhuǎn)軸的絕對零位；以及基于所述故障檢測的結(jié)果，選擇性地執(zhí)行所述qv頻段饋電天線組件的位置控制模式。
3、根據(jù)如上所述的控制組件，其中，所述電機控制器配置成用于：響應(yīng)于所述故障檢測的結(jié)果指示所述旋轉(zhuǎn)變壓器功能正常，執(zhí)行閉環(huán)位置控制模式。
4、根據(jù)如上任一項所述的控制組件，其中，所述電機控制器配置成用于：響應(yīng)于所述故障檢測的結(jié)果指示所述霍爾傳感器功能正常，基于開環(huán)位置控制模式下所述霍爾傳感器的信號和所述旋轉(zhuǎn)變壓器的信號來確定所述絕對零位；或者響應(yīng)于所述故障檢測的結(jié)果指示所述霍爾傳感器功能異常，在所述開環(huán)位置控制模式下，通過與所述天線關(guān)節(jié)處的硬限位的碰撞的發(fā)生、基于所述旋轉(zhuǎn)變壓器的信號來確定所述絕對零位。
5、根據(jù)如上任一項所述的控制組件，其中，所述電機控制器還配置成用于：在斷電前存儲當(dāng)前的所述絕對零位和所述旋轉(zhuǎn)變壓器當(dāng)前檢測到的所述電機的單圈絕對位置。
6、根據(jù)如上任一項所述的控制組件，其中，所述電機控制器還配置成用于：在下次任務(wù)上電后，判斷所述旋轉(zhuǎn)變壓器檢測到的所述電機的單圈絕對位置是否與所存儲的所述電機的單圈絕對位置匹配；以及響應(yīng)于所述判斷的結(jié)果指示匹配，使用所存儲的絕對零位來恢復(fù)所述天線轉(zhuǎn)軸的當(dāng)前位置。
7、根據(jù)如上任一項所述的控制組件，其中，所述電機控制器配置成用于：響應(yīng)于所述故障檢測的結(jié)果指示所述旋轉(zhuǎn)變壓器功能異常，執(zhí)行開環(huán)細分位置控制模式。
8、根據(jù)如上任一項所述的控制組件，其中，所述電機控制器配置成用于：響應(yīng)于所述故障檢測的結(jié)果指示所述霍爾傳感器功能正常，基于所述霍爾傳感器的上升沿和下降沿處的脈沖寬度計數(shù)來確定所述絕對零位；或者響應(yīng)于所述故障檢測的結(jié)果指示所述霍爾傳感器功能異常，基于硬限位碰撞控制策略確定所述絕對零位。
9、根據(jù)如上任一項所述的控制組件，其中，所述電機控制器包括：旋變信號解碼電路和霍爾信號調(diào)理電路，分別與所述旋轉(zhuǎn)變壓器和所述霍爾傳感器通信地耦合。
10、根據(jù)如上任一項所述的控制組件，其中，所述旋變信號解碼電路配置成用于執(zhí)行硬件解碼和軟件解碼，其中，所述硬件解碼和所述軟件解碼互為備份。
11、根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，提供一種qv頻段饋電天線系統(tǒng)，包括：qv頻段饋電天線組件；電機，用于驅(qū)動所述qv頻段饋電天線組件運動；諧波減速器，耦合在所述qv頻段饋電天線組件與所述電機之間；以及根據(jù)如上任一項所述的控制組件，所述控制組件與所述電機耦合。
12、根據(jù)如上所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括：連接器，分別與所述諧波減速器的輸出軸和所述qv頻段饋電天線組件的天線轉(zhuǎn)軸連接。
13、根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，提供一種用于控制互聯(lián)網(wǎng)通信衛(wèi)星的qv頻段饋電天線組件的方法，所述衛(wèi)星包括所述qv頻段饋電天線組件、用于驅(qū)動所述qv頻段饋電天線組件運動的電機、霍爾傳感器和旋轉(zhuǎn)變壓器，所述qv頻段饋電天線組件包括qv天線、天線關(guān)節(jié)、以及連接所述qv天線和所述天線關(guān)節(jié)的連接部，所述霍爾傳感器設(shè)置在所述天線關(guān)節(jié)與所述連接部的連接處，用于檢測所述天線轉(zhuǎn)軸的絕對位置，所述旋轉(zhuǎn)變壓器設(shè)置在所述電機的一端，用于檢測所述電機的單圈絕對位置，所述方法包括：對所述霍爾傳感器和所述旋轉(zhuǎn)變壓器分別進行故障檢測；基于所述故障檢測的結(jié)果來確定所述天線轉(zhuǎn)軸的絕對零位；以及基于所述故障檢測的結(jié)果，選擇性地執(zhí)行所述qv頻段饋電天線組件的位置控制模式。
14、根據(jù)如上所述的方法，其中，基于所述故障檢測的結(jié)果，選擇性地執(zhí)行所述qv頻段饋電天線組件的位置控制模式包括：響應(yīng)于所述故障檢測的結(jié)果指示所述旋轉(zhuǎn)變壓器功能正常，執(zhí)行閉環(huán)位置控制模式。
15、根據(jù)如上任一項所述的方法，其中，基于所述故障檢測的結(jié)果來確定所述天線轉(zhuǎn)軸的絕對零位包括：響應(yīng)于所述故障檢測的結(jié)果指示所述霍爾傳感器功能正常，基于開環(huán)位置控制模式下所述霍爾傳感器的信號和所述旋轉(zhuǎn)變壓器的信號來確定所述絕對零位；或者響應(yīng)于所述故障檢測的結(jié)果指示所述霍爾傳感器功能異常，在所述開環(huán)位置控制模式下，通過與所述天線關(guān)節(jié)處的硬限位的碰撞的發(fā)生、基于所述旋轉(zhuǎn)變壓器的信號來確定所述絕對零位。
16、根據(jù)如上任一項所述的方法，所述方法還包括：在斷電前存儲當(dāng)前的所述絕對零位和所述旋轉(zhuǎn)變壓器當(dāng)前檢測到的所述電機的單圈絕對位置。
17、根據(jù)如上任一項所述的方法，所述方法還包括：在下次任務(wù)上電后，判斷所述旋轉(zhuǎn)變壓器檢測本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種用于互聯(lián)網(wǎng)通信衛(wèi)星的QV頻段饋電天線組件的控制組件，所述衛(wèi)星包括所述QV頻段饋電天線組件和用于驅(qū)動所述QV頻段饋電天線組件運動的電機，所述QV頻段饋電天線組件包括QV天線、天線關(guān)節(jié)以及連接所述QV天線和所述天線關(guān)節(jié)的連接部，所述天線關(guān)節(jié)包括天線轉(zhuǎn)軸，所述控制組件包括：
2.如權(quán)利要求1所述的控制組件，其中，
3.如權(quán)利要求2所述的控制組件，其中，
4.如權(quán)利要求2所述的控制組件，其中，
5.如權(quán)利要求4所述的控制組件，其中，
6.如權(quán)利要求1所述的控制組件，其中，
7.如權(quán)利要求6所述的控制組件，其中，
8.如權(quán)利要求1所述的控制組件，其中，所述電機控制器包括：旋變信號解碼電路和霍爾信號調(diào)理電路，分別與所述旋轉(zhuǎn)變壓器和所述霍爾傳感器通信地耦合。
9.如權(quán)利要求8所述的控制組件，其中，所述旋變信號解碼電路配置成用于執(zhí)行硬件解碼和軟件解碼，其中，所述硬件解碼和所述軟件解碼互為備份。
10.一種QV頻段饋電天線系統(tǒng)，包括：
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包
12.一種用于控制互聯(lián)網(wǎng)通信衛(wèi)星的QV頻段饋電天線組件的方法，所述衛(wèi)星包括所述QV頻段饋電天線組件、用于驅(qū)動所述QV頻段饋電天線組件運動的電機、霍爾傳感器和旋轉(zhuǎn)變壓器，所述QV頻段饋電天線組件包括QV天線、天線關(guān)節(jié)、以及連接所述QV天線和所述天線關(guān)節(jié)的連接部，所述霍爾傳感器設(shè)置在所述天線關(guān)節(jié)與所述連接部的連接處，用于檢測所述天線轉(zhuǎn)軸的絕對位置，所述旋轉(zhuǎn)變壓器設(shè)置在所述電機的一端，用于檢測所述電機的單圈絕對位置，所述方法包括：
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，基于所述故障檢測的結(jié)果，選擇性地執(zhí)行所述QV頻段饋電天線組件的位置控制模式包括：
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，基于所述故障檢測的結(jié)果來確定所述天線轉(zhuǎn)軸的絕對零位包括：
15.如權(quán)利要求13所述的方法，所述方法還包括：
16.如權(quán)利要求15所述的方法，所述方法還包括：
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，基于所述故障檢測的結(jié)果，選擇性地執(zhí)行所述QV頻段饋電天線組件的位置控制模式包括：
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，基于所述故障檢測的結(jié)果來確定所述天線轉(zhuǎn)軸的絕對零位包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于互聯(lián)網(wǎng)通信衛(wèi)星的qv頻段饋電天線組件的控制組件，所述衛(wèi)星包括所述qv頻段饋電天線組件和用于驅(qū)動所述qv頻段饋電天線組件運動的電機，所述qv頻段饋電天線組件包括qv天線、天線關(guān)節(jié)以及連接所述qv天線和所述天線關(guān)節(jié)的連接部，所述天線關(guān)節(jié)包括天線轉(zhuǎn)軸，所述控制組件包括：
2.如權(quán)利要求1所述的控制組件，其中，
3.如權(quán)利要求2所述的控制組件，其中，
4.如權(quán)利要求2所述的控制組件，其中，
5.如權(quán)利要求4所述的控制組件，其中，
6.如權(quán)利要求1所述的控制組件，其中，
7.如權(quán)利要求6所述的控制組件，其中，
8.如權(quán)利要求1所述的控制組件，其中，所述電機控制器包括：旋變信號解碼電路和霍爾信號調(diào)理電路，分別與所述旋轉(zhuǎn)變壓器和所述霍爾傳感器通信地耦合。
9.如權(quán)利要求8所述的控制組件，其中，所述旋變信號解碼電路配置成用于執(zhí)行硬件解碼和軟件解碼，其中，所述硬件解碼和所述軟件解碼互為備份。
10.一種qv頻段饋電天線系統(tǒng)，包括：
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括：
12.一種...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：袁德宇，郭彤，賀連星，婁鵬，梁廣，李科臻，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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