時光伺服系統(tǒng)在衛(wèi)星天線控制系統(tǒng)中應(yīng)用

一、伺服技術(shù)
伺服系統(tǒng)是機(jī)電產(chǎn)品中的重要環(huán)節(jié)，其控制性能反映了機(jī)電設(shè)備的控制質(zhì)量。伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了由液壓到電氣，電氣伺服又經(jīng)歷了由模擬到模擬•數(shù)字混合再到全數(shù)字化伺服的演進(jìn)過程。伺服系統(tǒng)根據(jù)所驅(qū)動的電機(jī)對象，又分為直流（DC）伺服系統(tǒng)和交流（AC）伺服系統(tǒng)。到90年代初期，隨著微處理技術(shù)、高性能功率半導(dǎo)體功率器件等產(chǎn)品制造工藝的發(fā)展及性價比的日益提高，交流伺服技術(shù)逐漸成為主導(dǎo)產(chǎn)品。交流伺服系統(tǒng)按其采用的驅(qū)動電動機(jī)的類型來分，主要由兩大類：永磁同步（SM型）電動機(jī)交流伺服系統(tǒng)和感應(yīng)式異步（IM型）電動機(jī)交流伺服系統(tǒng)。感應(yīng)式異步電動機(jī)交流伺服系統(tǒng)由于感應(yīng)式異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)堅固、制造容易、價格低廉，具有良好的發(fā)展前景，是未來伺服技術(shù)的發(fā)展方向之一。隨著市場競爭的日趨激烈，用戶對所需產(chǎn)品提出了更高的技術(shù)和更合理的性能價格比的要求。伺服系統(tǒng)以其出色的性能完成了對產(chǎn)品的加工過程、加工工藝和綜合性能的改造，目前在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

二、技術(shù)進(jìn)步造就效率和節(jié)省
自2003年，時光科技有限公司推出了全數(shù)字系列交流異步伺服控制器產(chǎn)品，并成功應(yīng)用到機(jī)床、油田機(jī)械、電梯、塑料機(jī)械行業(yè)，為客戶贏取了顯著經(jīng)濟(jì)效益。在產(chǎn)品的推廣過程中，我們深切體會到，企業(yè)效益升級的本源來自于其自身產(chǎn)品技術(shù)含量的提升。時光公司產(chǎn)品具有交流化、數(shù)字化、集成化和智能化的技術(shù)內(nèi)涵，為用戶產(chǎn)品提高了技術(shù)含量，并充分帶動了客戶產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、系統(tǒng)傳動效率和原材料使用效率，帶來了對產(chǎn)品安裝、調(diào)試、維護(hù)的節(jié)省，以及最終用戶能耗成本支出的節(jié)省。

三、應(yīng)用案例—4.5M衛(wèi)星天線控制系統(tǒng)
本控制系統(tǒng)為4.5M衛(wèi)星天線專門設(shè)計制作。可通過本控制系統(tǒng)方便地進(jìn)行天線的方位、俯仰和極化的角度調(diào)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(nèi)同類系統(tǒng)中是技術(shù)較為先進(jìn)的系統(tǒng)。
（一）衛(wèi)星天線控制系統(tǒng)的方案
采用我公司生產(chǎn)的交流伺服控制器和交流異步電機(jī)組成伺服驅(qū)動單元，以可編程控制器、可編程終端等組成控制單元。系統(tǒng)構(gòu)成方案如圖2所示
（二）系統(tǒng)功能及技術(shù)指標(biāo)
室內(nèi)控制單元和室外伺服驅(qū)動單元組成系統(tǒng)。通過可編程終端顯示的文字提示進(jìn)行操作。交流伺服控制器驅(qū)動天線機(jī)構(gòu)上的交流異步電機(jī)實現(xiàn)精確的位置、速度控制，以實現(xiàn)天線的方位、俯仰和極化的角度調(diào)整。安裝在電機(jī)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(nèi)控制單元提供天線的方位、俯仰信息，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后用于控制和顯示角度。軟件在實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能中起著非常重要的作用。本系統(tǒng)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(dān)負(fù)著人機(jī)介面、數(shù)據(jù)處理、動作控制以及狀態(tài)監(jiān)視等各類作用。與天線方位有關(guān)的軟件部分對應(yīng)于天線和本系統(tǒng)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(shè)定角度值，運(yùn)動至設(shè)定位置。（對好第一顆星之后）
⑵步進(jìn)操作：選擇步進(jìn)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(yùn)動1步。
⑶啟停操作：選擇電機(jī)轉(zhuǎn)速（方位、俯仰和極化的速度分擋不同）后，單鍵操作，按1次運(yùn)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(shù)據(jù)。設(shè)定目標(biāo)星號后執(zhí)行換星。非常快捷、方便。若所設(shè)定的星號未登錄則不執(zhí)行并提示“無效”。
防護(hù)操作：俯仰運(yùn)動至87.00°使天線朝上，在遇強(qiáng)風(fēng)時防止機(jī)構(gòu)或基礎(chǔ)的損害。
限位保護(hù)：設(shè)有限位開關(guān)和極限開關(guān)。方位可設(shè)定軟極限。設(shè)定后限制方位角度范圍，防止干涉或碰撞。
控制精度：與電機(jī)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(jīng)減速器后，0.01°間距對應(yīng)2333個脈沖；俯仰軸是經(jīng)減速器后，0.01°間距對應(yīng)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(zhuǎn)）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。而且，它的位置控制精度可達(dá)±1個脈沖。因此、天線的綜合控制精度相當(dāng)高。
間隙補(bǔ)償: 每當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動改變方向時，減速器和機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件會有換向間隙。用伺服控制能補(bǔ)償實測的間隙量。
角度顯示：衛(wèi)星天線的位置數(shù)據(jù)是以有2位小數(shù)的角度值表示。方位角度是3位整數(shù)2位小數(shù)。4舍5入至小數(shù)點后第2位。俯仰角度是2位整數(shù)2位小數(shù)。4舍5入至小數(shù)點后第2位。極化角度不顯示。
報警提示：交流伺服控制器監(jiān)視，異常時有文字提示。限位和原點傳感器監(jiān)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(qū)動單元 AC220V±10%（單相） 50Hz 1000Wmax
外型尺寸：室內(nèi)控制單元 （標(biāo)準(zhǔn)19吋3U） L:300 W:430 H:134（mm）,室外伺服驅(qū)動單元 L:250 W:600 H:800（mm）
工作環(huán)境溫度：室內(nèi)控制單元:0℃～40℃, 室外伺服驅(qū)動單元:－30℃～40℃（內(nèi)有溫度調(diào)節(jié)單元）

三、特點
⑴.與衛(wèi)星通訊設(shè)備一致，本系統(tǒng)采用單相交流220V電源。
⑵.以對準(zhǔn)第一顆衛(wèi)星時登錄的天線方位、俯仰角度為數(shù)據(jù)基準(zhǔn)。方便、快速地進(jìn)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(fù)性很好。
⑷.有互鎖、限位等多項安全防護(hù)功能。
⑸.交流異步電機(jī)是在溫度、濕度變化很大的露天中使用，能夠免維護(hù)的正常運(yùn)行。

四、結(jié)論
采用我公司的伺服產(chǎn)品構(gòu)成系統(tǒng)，用于中大直徑的衛(wèi)星天線的角度調(diào)整，其控制精度相當(dāng)高。而且功能很多、操作方便、安全可靠。