Автоматичне позиціювання антенної установки

Abstract

Сучасні телекомунікаційні та радіоастрономічні системи потребують надвисокої точності наведення, оскільки навіть мінімальні відхилення через механічні люфти або вітер можуть призвести до втрати сигналу. Основна ідея роботи полягає у відмові від застарілих аналогових систем керування на користь сучасної цифрової багатоконтурної системи підпорядкованого регулювання координат. Головний підхід до вирішення задачі базується на математичному поданні масивної антени як складної двомасової електромеханічної системи з пружним зв'язком. Це дозволяє не просто обертати антену, а враховувати та згладжувати резонансні коливання, які неминуче виникають у механічних передачах і редукторах при швидких переміщеннях. Особливістю реалізації є застосування системи наведення зі змінною структурою. У режимі точного слідкування за об'єктом система використовує пропорційно-інтегральний (ПІ) регулятор для забезпечення нульової статичної похибки та максимальної плавності. У разі необхідності різкої зміни позиції (режим швидкого перекидання) алгоритм шунтує інтегральну частину та підключає спеціальний задатчик інтенсивності з параболічним регулятором. Схематично рішення реалізовано на базі відкритої архітектури: промислового процесорного модуля Fastwel CPC 150-01, який керує високоточним сервоконтролером maxon ESCON 70/10, підключеним до мотор-редуктора постійного струму IG-90GM. Для розрахунків контурів керування (струму, швидкості, положення) був використаний метод ЛАФЧХ та проведено математичне моделювання в середовищі MATLAB Simulink. За результатами розрахунків та моделювання, контур струму має смугу пропускання 185 рад/с, що забезпечує високу швидкодію. Контур швидкості налаштований на аперіодичний процес із часом регулювання 0,36 с. Загальний зовнішній контур положення дозволяє відпрацьовувати завдання з часом регулювання 1,9 с та перерегулюванням на рівні 25%, що цілком відповідає поставленим технологічним вимогам.