【正文】 位器，其性能特性如下：標稱阻值范圍： 100Ω～47KΩ阻值偏差： 177。/s0～100比例因子mV/(176。它是一款低成本兩軸數字羅盤，輸入電壓低、功耗小。的二進制數，數據的高7位為0，低9位為數據，共占用2 字節(jié)；（2）方向角：共占用2 字節(jié)，第114位表示羅盤的工作狀態(tài)(定義為：01 查詢狀態(tài)，10 正常狀態(tài)，11 標定狀態(tài)) ，第112位空閑未使用，第19位表示羅盤的方向(定義為： 000 北，001 東北，010 東，011 東南，100 南，101 西南，110 西，111 西北)，第8位至第0位表示羅盤的角度，為0176。按照公式(31)計算的天線方位角來控制天線的轉動，則必須將天線的指向與正北的夾角介入到計算過程中。主要性能如下：XY雙軸高分辨率雙向測量；單電源+5VDC供電，工作電流3mA；串行外部接口（SPI）兼容，輸出傾角和溫度信號；量程177。在過程控制中，按誤差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進行控制的PID控制器（亦稱PID調節(jié)器）是目前應用最為廣泛的一種自動控制器。因此運用這一原理有必要獲得數字式PID算法表達式。但在過程的啟動、結束或大幅度增減設定時，短時間內系統(tǒng)輸出有很大偏差，會造成PID運算的積分積累，致使控制量超過執(zhí)行機構可能允許的最大動作范圍對應的極限控制量，引起系統(tǒng)較大的超調，甚至引起系統(tǒng)較大的振蕩，這在生產過程中是絕對不允許的。低通濾波器的傳遞函數為 （45）式（45）中，低通濾波器的時間常數。在第一個采樣周期里，不完全微分控制比普通微分控制器的輸出幅度要小得多，第二個周期以后，微分作用在較長的時間內在起作用，從而改善PID控制系統(tǒng)性能。一旦系統(tǒng)出現反響偏差，u(k)逐漸從飽和區(qū)退出，進入飽和區(qū)逾深，則退出飽和區(qū)所需時間就逾長。衛(wèi)星對于平臺的穩(wěn)定性要求很高，因此選擇的角跟蹤體制必須有利于衛(wèi)星姿態(tài)的保持。當目標偏離中心時利用波束的和、差關系可以獲得誤差信號帶動伺服系統(tǒng)使天線轉動并對準目標。圓錐掃描跟蹤實現簡單，造價低，但跟蹤精度和速度低，并且由于饋源永遠偏離天線拋物面的焦點而使天線的增益下降。本系統(tǒng)掃描角177。——目標在天線軸向時接收電平。據公開發(fā)表的文章介紹該方式的跟蹤精度為0．1（rms），給出的約束條件為三軸轉臺，但未注明轉動角度和角速率。接收信號振幅的交流分量為 （59） 式中,U表示目標偏離等信號軸的大小。因為δ決定了和。圖55 誤差信號與波束偏角關系圖 圓錐掃描頻率為了實現系統(tǒng)對衛(wèi)星的快速跟蹤，就必須提高誤差信號電平的采樣速率，這樣可以加快天線的調整速率，相應就該提高。所謂衛(wèi)星移動通信是指借助于通信衛(wèi)星在固定地面站與移動站如車載站、機載站或者移動站與移動站之間提供通信鏈路的通信系統(tǒng)。在此，也對他們表示衷心感謝。求學歷程是艱苦的，但又是快樂的。衛(wèi)星通信的優(yōu)點是通信距離遠，建站成本與通信距離無關，以廣播方式工作，便于實現多址鏈接，通信容量大，能傳送的業(yè)務類型多，性能穩(wěn)定可靠，靈活機動，不受地理條件限制。當=0時，最小為0，顯然這是不可行的。其包絡調制的幅度正比于天線偏離正確位置的角度大小，其相對于波束掃描的相位則表示偏離角的方向，調制頻率為天線的圓錐掃描頻率，調制波地起始相位則由衛(wèi)星偏離等天線對稱軸的方向決定。在跟蹤情況下，ε、δ、θ都很小，顯然OT≈ Rε、OB≈ Rδ、TB≈ Rθ，用余弦定理可得 （55）通常，且考慮 = 2πft （f為圓錐掃描頻率） ，則有 （56）設天線方向性圖為F () ，接收信號的電壓振幅為 （57）試中，K為比例系數。通常旋轉饋源大都會引起極化旋轉。為了獲得較寬的波束覆線機械軸一定的角度（偏焦角），并以錐掃頻率Ω（例如 24Hz）繞天線軸旋轉，當目標不在天線軸向方向時，天線所接收的信標信號（或已調信號的殘留載波）包絡將受到一個調制頻率為Ω的幅度調制。當整個圓周的信號差小于容許值后便認為達到了最大信號處。饋源喇叭繞對稱軸作圓周運動或副反射面傾斜旋轉，可以使天線波束圍繞旋轉軸以一定的頻率（該頻率就是旋轉電機的旋轉頻率）呈圓錐狀旋轉當衛(wèi)星偏離旋轉軸方向時，接收信號是被波束旋轉頻率調制了的信號，調制的幅度和相位分別取決于衛(wèi)星偏離旋轉軸的大小和方向。這種體制的缺點是天線波束不能停留在對準星體的方向上，而是在該方向的周圍不斷地擺動，因而跟蹤精度不高，這種體制適用于基本不動的同步衛(wèi)星，對快速運動的衛(wèi)星無法保證跟蹤精度。第五章 系統(tǒng)性能研究 三種衛(wèi)星通信跟蹤方式比較根據中繼衛(wèi)星系統(tǒng)工作原理，中繼衛(wèi)星跟蹤的是用戶衛(wèi)星的寬帶數據信號，而用戶衛(wèi)星跟蹤的是中繼星的信標信號。帶死去的控制系統(tǒng)實際上是一個非線性系統(tǒng)，當︱︱≤︱︱時，數字調器輸出為零；當︱︱﹥︱︱時，數字輸出調節(jié)器有PID輸出。這種微分作用的突變應該避免，否則會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。其中之一的方法就是在PID算法中加入一個一階慣性環(huán)節(jié)（低通濾波器），可使系統(tǒng)性能得到改善。另一方面，模糊控制、神經網絡控制和專家控制是目前智能控制中最為活躍的領域，它與常規(guī)PID控制相結合，揚長避短，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，形成所謂智能PID控制因此，在實際應用中，通常采用一些改進算法，如積分分離算法、不完全微分PID控制算法、帶死區(qū)地PID控制和抗積分飽和PID控制算法等。微分控制器可以減小超調量，克服振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，同時加快系統(tǒng)的動態(tài)響應速度，減小調整時間，從而改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。傳統(tǒng)的PID控制主要是控制具有確定模型的線性過程，而實際上無刷直流電機伺服控制系統(tǒng)是多變量、非線性、強耦合的事變系統(tǒng)，常規(guī)的PID調節(jié)器在其高精度的伺服控制要求場合很難達到規(guī)定的性能指標。采用VTI公司的SCA100T系列芯片。對于車載天線通訊系統(tǒng)而言，當天線開始對星時，天線是在360176。的二進制數，數據的高7位為0，低9位為數據，共占用2字節(jié)；安裝角:磁偏角為0176。1啟動時間s功耗mA50輸出阻抗ohm100 電子羅盤對于天線姿態(tài)，主要是獲取到天線的實際俯仰角和方位角，姿態(tài)傳感器安裝在天線系統(tǒng)上就可以不用考慮車體的姿態(tài)，簡化系統(tǒng)設計。其性能指標如表33所示。其性能參數如表32所示。然而當電機的頻率高于空載啟動頻率時，容易造成步進電機的失步，甚至無法正常工作。衛(wèi)星的信標信號是由衛(wèi)星上發(fā)射的一個頻率和幅度都固定的信號，主要用于衛(wèi)星上行地球站的天線對星和自動跟蹤。串行通信有三種標準：RS23RS42RS485。要使這種載體上的天線始終對準衛(wèi)星，就必需使天線的指向不受載體姿態(tài)變化的影響，也即對天線進行穩(wěn)定。圖中，天線指向角。將船只在航行時產生的搖擺分解成橫搖（船只橫向的搖擺）、縱搖（船只前后的搖擺）、艏搖（船只航向的變化）和升沉，在艦船移動時衛(wèi)星天線跟蹤系統(tǒng)的平臺基準線會在方位、俯仰和橫滾三個方向上發(fā)生偏移，船載伺服設備最重要的特性是能夠隔離船只的搖擺。對星完成后，控制軟件記錄衛(wèi)星天線在架設時方位和俯仰上實際轉動的角度作為天線收起時電機轉角的依據。車體的姿態(tài)信息在車子停穩(wěn)，打開天線系統(tǒng)后采集并輸送到控制單元，作為下一步控制的依據。在旋轉結構中，采用圓錐滾子軸承支撐，這種結構既減小了旋轉摩擦力，而且有利于整體結構的穩(wěn)定性。在需要撤收天線時，控制系統(tǒng)根據相關參數按照相反的過程自動完成天線收起的過程。由于車載站地址不固定,每到一個地點需要重新對星建立信道鏈接,加之目前車載衛(wèi)星站為了實現天線小型化，一般使用Ku波段通信，天線方向圖比較尖銳，對星難度比C波段大，而車載衛(wèi)星站所擔負的又常常是對時效性要求較高的通信任務，因此快速準確地對星就成為衡量車載衛(wèi)星站應用性能的重要指標之一。前期的移動通信設備都是可搬移的或方便搬移的設備，分為兩種。捕獲到衛(wèi)星后，再根據波束圓錐掃描輸出誤差信號對天線作閉環(huán)跟蹤補償，對衛(wèi)星進行持續(xù)跟蹤。模塊化、數字化、高精度、長壽命的器件每隔3～5年就有更新換代的產品面市。伺服系統(tǒng)的精度主要決定于所用的測量元件的精度。（3）使輸出機械位移精確地跟蹤電信號，如記錄和指示儀表等。在很多情況下，伺服系統(tǒng)專指被控制量（系統(tǒng)的輸出量）是機械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統(tǒng)，其作用是使輸出的機械位移（或轉角）準確地跟蹤輸入的位移（或轉角）。跟蹤遙測及指令分系統(tǒng)對衛(wèi)星進行跟蹤測量，控制其準確進入靜止軌道上的指定位置，并對在軌衛(wèi)星的軌道、位置及姿態(tài)進行監(jiān)視和校正。我國國產的衛(wèi)星和地球站存在著性能差和市場占有率低等差距，國外大公司的產品幾乎壟斷了我國衛(wèi)星通信市場，這不僅嚴重阻礙了我國衛(wèi)星通信產業(yè)的發(fā)展，而且對我國的通信安全構成了極大的威脅。其中有代表性的是海事領域的“動中通”提供商美國Sea Tel公司、KVH工業(yè)公司和ORBIT技術公司，陸地領域的TracStar和RaySat，航空領域的Rantec和Starling等。但是由于成本跟條件的限制，這樣的措施在一些人煙稀少的地區(qū)或者甚至海上便不能實現。 PID Algorithm。本文描述了衛(wèi)星通信地球站隨動伺服系統(tǒng)的總體設計。而衛(wèi)星通信以其獨到的優(yōu)勢和越來越成熟的技術，正逐步融入人們的生活中。關鍵疑難技術則包括PID控制和圓錐掃描兩種。衛(wèi)星通信的特點是：通信范圍大；只要在衛(wèi)星發(fā)射的電波所覆蓋的范圍內，從任何兩點之間都可進行通信；不易受陸地災害的影響（可靠性高）；只要設置地球站電路即可開通（開通電路迅速）；同時可在多處接收，能經濟地實現廣播、多址通信（多址特點）；電路設置非常靈活，可隨時分散過于集中的話務量；同一信道可用于不同方向或不同區(qū)間（多址聯接）。“動中通”即運動中的通信方式，以這種方式通信為主的船載、車載窄波束天線跟蹤系統(tǒng)，能夠克服載體在運動過程中給天線帶來的擾動，實現對星的穩(wěn)定度和精確度，保證移動中的通信質量。其產品主要采用陀螺穩(wěn)定技術、實現完全自動對準，并可以切換到不同軌道上的第二顆衛(wèi)星，使用者能夠在本地頻道與付費頻道之間自由切換。研究開發(fā)這種系統(tǒng)的成本和難度也相對較高，因此使用這種系統(tǒng)的費用也是不菲。地球站的功能是以最佳的性價比和可靠的方式，從衛(wèi)星接收信息或向衛(wèi)星發(fā)送信息，同時保持要求的信號質量。伺服的主要任務是按控制命令的要求、對功率進行放大、變換與調控等處理，使驅動裝置輸出的力矩、速度和位置控制的非常靈活方便。帶寬越大，快速性越好。采用這種方案的伺服系統(tǒng)稱為精測粗測系統(tǒng)或雙通道系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)是用來控制被控對象的某種狀態(tài)，使其能自動、連續(xù)、精確地復現輸入信號的變化規(guī)律，亦稱隨動系統(tǒng)，通常是閉環(huán)控制系統(tǒng)。地球站在接收轉發(fā)器通信業(yè)務的同時，也接收用于天線跟蹤的信標，當然信標信號載頻不同于通信業(yè)務的載頻，以便實現頻分，所以在這里采用了頻分、時分、極化分的方法，從而確保信標信號傳送到跟蹤接收機并分離出空間方位的誤差信號，再通過伺服執(zhí)行機構實施天線自動跟蹤。工作完成后收起來就可以轉移到別處。該車載站的特點是結構簡單、使用方便可靠，可在車內進行全部操作。機械機構部分為了實現天線的俯仰和方位旋轉,且天線的俯仰和方位旋轉是兩個互相獨立的運動模塊，結構部分設置了兩個電機：一是俯仰電機，確定天線的俯仰角；二是方位旋轉電機，確定天線的方位角。因此根據要實現的這些功能，該伺服系統(tǒng)采用8051單片機對它進行控制。獲取到這些信息之后，軟件依據相關公式計算出天線的方位角。主要實現從單片機中獲取信息，可以看到存儲單元中存儲的衛(wèi)星信號，也可以從上位機程序界面中對控制系統(tǒng)進行控制，具有操作簡單等優(yōu)點。系統(tǒng)采用了依靠自身慣性元件陀螺來實現三軸穩(wěn)定的策略。