船载卫星通信站双电机驱动系统偏置电流自适应系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星通信站双电机驱动伺服系统控制领域，尤其涉及一种船载卫星通 信站双电机驱动系统偏置电流自适应系统。
【背景技术】
[0002] 卫星通信双电机驱动伺服系统目前的偏置电流设置方法为根据使用经验和海况， 提前将偏置电流设置为某一固定值。在大风速环境下，风对系统造成较大负载，可能超过系 统输出力矩的阈值，导致左右电机的换相，进而导致跟踪精度的下降；如果将偏置电流设置 得过大，则电机长期处于较大负荷输出状态，对于电机寿命和系统维护造成不良影响。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种船载卫星通信站双电 机驱动系统偏置电流自适应系统，提高大风速情况下的天线跟踪精度，同时减轻伺服系统 在小风速情况下的工作负荷。
[0004] 本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种船载卫星通信站双电机驱动系统 偏置电流自适应系统，它包括左、右通道电流控制，左、右桥式驱动，左、右伺服电机，左、右 初级齿轮，输出齿轮，主控计算机，卫星通信天线，计算单元，风速测量仪和转动状态测量环 节，主控计算机通过D/A转换模块控制左、右通道电流，通过左、右桥式驱动分别驱动左、右 伺服电机，经过左、右初级齿轮共同作用输出齿轮以驱动天线转动；风速测量仪实时测量卫 星通信天线工作的环境风速，转动状态测量环节通过传感器实时测量卫星通信天线的转动 状态，同时将风速测量仪和转动状态测量环节测量到的实时数据传输给计算单元，计算单 元通过串口连接主控计算机，并发送实时计算的伺服系统驱动电流拐点值给主控计算机； 主控计算机在接收到计算单元测算出的电流拐点值后，自适应调整系统偏置电流。
[0005] 优选地，当系统输出负载为零时，左、右伺服电机输出大小相等方向相反的偏置力 矩实现双电机消隙功能，偏置力矩的大小由系统偏置电流设置决定。
[0006] 优选地，上述计算单元在接收到环境风速和天线转动状态数据后根据卫星通信天 线的静态和动态风载荷系数计算出环境风对伺服系统输出端产生的负载荷；依据牛顿力学 和电机电路原理建立卫星通信站双电机驱动系统动力学模型，将风负载荷作为卫星通信站 双电机驱动系统的一项负载加入到卫星通信站双电机驱动系统的动力学模型中，测算出伺 服系统驱动电流拐点值。
[0007] 优选地，上述伺服系统驱动电流拐点值由以下公式得出：
其中，其中b为偏置电流，Cw为电机力矩系数为风速。
[0008] 与现有技术相比，本发明的优点在于： 本发明实现了船载卫星通信站双电机驱动系统偏置电流根据风速和天线状态的自适 应调整，一方面可以解决大风浪情况下天线的跟踪精度，另一方面，在海口良好的情况下可 以减轻伺服系统工作负担，延长设备使用寿命，减轻维护人员的工作压力。
【附图说明】
[0009] 图1是本发明实施例的船载卫星通信站双电机驱动系统的结构示意图； 图2是本发明实施例的船载卫星通信站双电机驱动伺服系统偏置电流自适应设置逻 辑图。
[0010] 图3是本发明实施例的船载卫星通信站双电机驱动伺服系统(单轴）简化模型。
[0011] 图4是本发明实施例的船载卫星通信站双电机驱动伺服系统(单轴）传递函数框 图。
【具体实施方式】
[0012] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0013] 参见图1，图2所示，本实施例中的一种船载卫星通信站双电机驱动系统偏置电流 自适应系统，包括左、右通道电流控制，左、右桥式驱动，左、右伺服电机，左、右初级齿轮，输 出齿轮，主控计算机，卫星通信天线，计算单元，风速测量仪和转动状态测量环节。左、右通 道电流控制的输出电流与左、右桥式驱动的输入相连，左、右桥式驱动的输出与左、右伺服 电机的输入相连，左、右伺服电机的输出端上安装左、右初级齿轮，左、右初级齿轮与输出级 齿轮相互啮合，输出级齿轮产生的动力作用于卫星通信天线，主控计算机通过D/A (数字/ 模拟）转换模块控制左、右通道电流，通过左、右桥式驱动分别驱动左、右伺服电机，经过左、 右初级齿轮共同作用输出齿轮以驱动天线转动，当系统输出负载为零时，左、右伺服电机输 出大小相等方向相反的偏置力矩实现双电机消隙功能，偏置力矩的大小由系统偏置电流设 置决定。
[0014] 风速测量仪实时测量卫星通信天线工作的环境风速，转动状态测量环节通过旋转 变压器、陀螺仪等传感器实时测量卫星通信天线的转动状态，包括各轴(方位、俯仰轴）转 角、转速等；测量到的实时数据传输给计算单元，计算单元在接收到环境风速和天线转动状 态数据后根据卫星通信天线的静态和动态风载荷系数计算出环境风对伺服系统输出端产 生的负载荷；依据牛顿力学和电机电路原理建立卫星通信站双电机驱动系统动力学模型， 将风负载荷作为卫星通信站双电机驱动系统的一项负载加入到卫星通信站双电机驱动系 统的动力学模型中，测算出伺服系统驱动电流拐点值。
[0015] 计算单元通过串口连接主控计算机，并发送实时计算的伺服系统驱动电流拐点值 给主控计算机；主控计算机在接收到计算单元测算出的电流拐点值后，自适应调整系统偏 置电流。具体的调整策略为：若拐点电流值小于某经验值，则主控计算机设置系统偏置电流 为该经验值；若拐点电流值大于某经验值，则主控计算机设置系统偏置电流为该拐点电流 值的（1+N)%倍，其中N G [0. 05，0. 3] ;N的选择策略可根据系统工作地域或时段天气变化 情况及卫星通信站系统设备状态等因素决定，若天气变化剧烈或卫星