時光伺服系統在衛星天線控制系統中應用

一、伺服技術
伺服系統是機電產品中的重要環節，其控制性能反映了機電設備的控制質量。伺服系統的發展經歷了由液壓到電氣，電氣伺服又經歷了由模擬到模擬•數字混合再到全數字化伺服的演進過程。伺服系統根據所驅動的電機對象，又分為直流（DC）伺服系統和交流（AC）伺服系統。到90年代初期，隨著微處理技術、高性能功率半導體功率器件等產品制造工藝的發展及性價比的日益提高，交流伺服技術逐漸成為主導產品。交流伺服系統按其采用的驅動電動機的類型來分，主要由兩大類：永磁同步（SM型）電動機交流伺服系統和感應式異步（IM型）電動機交流伺服系統。感應式異步電動機交流伺服系統由于感應式異步電動機結構堅固、制造容易、價格低廉，具有良好的發展前景，是未來伺服技術的發展方向之一。隨著市場競爭的日趨激烈，用戶對所需產品提出了更高的技術和更合理的性能價格比的要求。伺服系統以其出色的性能完成了對產品的加工過程、加工工藝和綜合性能的改造，目前在工業領域中得到了廣泛應用。

二、技術進步造就效率和節省
自2003年，時光科技有限公司推出了全數字系列交流異步伺服控制器產品，并成功應用到機床、油田機械、電梯、塑料機械行業，為客戶贏取了顯著經濟效益。在產品的推廣過程中，我們深切體會到，企業效益升級的本源來自于其自身產品技術含量的提升。時光公司產品具有交流化、數字化、集成化和智能化的技術內涵，為用戶產品提高了技術含量，并充分帶動了客戶產品的生產效率、系統傳動效率和原材料使用效率，帶來了對產品安裝、調試、維護的節省，以及最終用戶能耗成本支出的節省。

三、應用案例—4.5M衛星天線控制系統
本控制系統為4.5M衛星天線專門設計制作。可通過本控制系統方便地進行天線的方位、俯仰和極化的角度調整。由于采用新型交流伺服控制器，天線的各角度能有非常高的控制精度。在目前國內同類系統中是技術較為先進的系統。
（一）衛星天線控制系統的方案
采用我公司生產的交流伺服控制器和交流異步電機組成伺服驅動單元，以可編程控制器、可編程終端等組成控制單元。系統構成方案如圖2所示
（二）系統功能及技術指標
室內控制單元和室外伺服驅動單元組成系統。通過可編程終端顯示的文字提示進行操作。交流伺服控制器驅動天線機構上的交流異步電機實現精確的位置、速度控制，以實現天線的方位、俯仰和極化的角度調整。安裝在電機上的編碼器不僅為交流伺服控制提供反饋信息，而且為室內控制單元提供天線的方位、俯仰信息，經數據處理后用于控制和顯示角度。軟件在實現系統的各種功能中起著非常重要的作用。本系統的軟件有交流伺服控制器（3臺）的程序、可編程控制器的程序和可編程終端的程序。這幾種程序分別擔負著人機介面、數據處理、動作控制以及狀態監視等各類作用。與天線方位有關的軟件部分對應于天線和本系統安裝在北半球。
動作范圍：方位 90.00°（東）～270.00°（西）［正南為180°］,俯仰 5.00°（俯）～90.00°（仰）,極化 ±90°
動作方式：
⑴角度操作：設定角度值，運動至設定位置。（對好第一顆星之后）
⑵步進操作：選擇步進距（小步距0.01°、中步距0.05°、大步距0.25°）后，單鍵操作，按1次鍵，運動1步。
⑶啟停操作：選擇電機轉速（方位、俯仰和極化的速度分擋不同）后，單鍵操作，按1次運動、再按1次停止。

換星操作：按序號登錄5顆星的方位角、俯仰角數據。設定目標星號后執行換星。非常快捷、方便。若所設定的星號未登錄則不執行并提示“無效”。
防護操作：俯仰運動至87.00°使天線朝上，在遇強風時防止機構或基礎的損害。
限位保護：設有限位開關和極限開關。方位可設定軟極限。設定后限制方位角度范圍，防止干涉或碰撞。
控制精度：與電機同軸裝有2500線的編碼器，作為位置及速度的傳感器。天線的方位軸是經減速器后，0.01°間距對應2333個脈沖；俯仰軸是經減速器后，0.01°間距對應約20000個脈沖。交流伺服控制器將編碼器的信息是按4倍頻（10000脈沖/轉）進行數據處理。而且，它的位置控制精度可達±1個脈沖。因此、天線的綜合控制精度相當高。
間隙補償: 每當電機轉動改變方向時，減速器和機構等機械部件會有換向間隙。用伺服控制能補償實測的間隙量。
角度顯示：衛星天線的位置數據是以有2位小數的角度值表示。方位角度是3位整數2位小數。4舍5入至小數點后第2位。俯仰角度是2位整數2位小數。4舍5入至小數點后第2位。極化角度不顯示。
報警提示：交流伺服控制器監視，異常時有文字提示。限位和原點傳感器監視，異常時有文字提示。
使用電源：控制單元 AC 220V±10%（單相） 50Hz 100W伺服驅動單元 AC220V±10%（單相） 50Hz 1000Wmax
外型尺寸：室內控制單元 （標準19吋3U） L:300 W:430 H:134（mm）,室外伺服驅動單元 L:250 W:600 H:800（mm）
工作環境溫度：室內控制單元:0℃～40℃, 室外伺服驅動單元:－30℃～40℃（內有溫度調節單元）

三、特點
⑴.與衛星通訊設備一致，本系統采用單相交流220V電源。
⑵.以對準第一顆衛星時登錄的天線方位、俯仰角度為數據基準。方便、快速地進行對星、換星的操作。
⑶.使用交流伺服控制器，定位控制精度很高，重復性很好。
⑷.有互鎖、限位等多項安全防護功能。
⑸.交流異步電機是在溫度、濕度變化很大的露天中使用，能夠免維護的正常運行。

四、結論
采用我公司的伺服產品構成系統，用于中大直徑的衛星天線的角度調整，其控制精度相當高。而且功能很多、操作方便、安全可靠。