Алгоритм автосопровождения спутника..., Плавное ведения опорно-поворотного устройства... Опции

[SNR]

Здравствуйте форумчане!
Решил задать вопрос тут, так как решаемые задачи почти что сходные с другими в этой ветке форума.

Итак для любительского проекта планирую разработать опорно-поворотное устройство для параболической антенны
с точностью наведения на уровне 0,2 градуса. Опорно поворотное устройство двух-осевое (X-Y) для устранения мертвой зоны в зените.
Редукторы волноводного типа. В качестве датчиков обратной связи 12-битные абсолютные энкодеры на каждой из осей. Регулировка скорости двигателей постоянного тока - с помощью ШИМ. Плата микроконтроллера на базе STM32 c тактовой частотой 72MHz - для расчета всей необходимой математики для ШИМ и управления силовой частью. Связь с компьютером по USB либо RS232. На компьютер возложена задача расчета точных координат спутника. Работа опорно поворотного устройства предполагается в двух режимах: "переброс" и "автосопровождение".

"Переброс" - при поступлении этой команды на переброс антенны, микроконтроллер включает моторы и линейным образом в течение определенного промежутка времени начинает увеличивать управляющее напряжение на приводах в соответствии с направлением движения. При достижении максимального напряжения (заполнение ШИМ - 100%) система держит его вплоть до попадания антенны в заданную окрестность по данной координате, далее система начинает сбавлять управляющее напряжение пропорционально ошибке до нуля.

Если с реализацией режима "переброс" все более менее понятно, то как реализовать режим "автосопровождение"
тут пока что вопросов больше чем ответов. Очень важно плавное слежение параболы за спутником чтобы не потерять его из главного лепестка ДГН.
Перерыл кучу сайтов но все из известных поворотных устройств не используют ШИМ, и ведение там ведется рывками, то есть в определенное время просто включается мотор и антенна подьезжает на нужные координаты, потом пауза, потом новые координаты и т.д. Вот так она и "бжикает" вслед за спутником. В принципе для низких частот с этим можно мирится, но для более высоких, там где скажем ширина лепестка 0,5 градуса, там такое ведение не пойдет.

На первых этапах написания и отладки планирую сделать настольный макет поворотки (см рис.), а потом перенести все это на реальную конструкцию.


Спасибо!

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Iptash]

А почему нижняя часть у вас наклоняемая, а не поворотная ?.
Мне думется алгоритм слежение можно сделать так. Если принемаемый сигнал начинает уменьшаться, то антенну нужно поворачивать по одной оси, если сигнал уменьшается, то
поворачиваете в другую сторону до макс. сигнала, затем по другой оси. Иными словами необходимы забить пороги уровня сигнала после которых начинать поиск. И привода нужно правильно сделать.

[SNR]

А почему нижняя часть у вас наклоняемая, а не поворотная ?.

Потому что тип ротора не азимутально-угломестный (Az-El) a двухкоординатный (X-Y).
Сделано это для устранения проблемы приема когда спутник движется например
с юга на север через зенит. Так вот в обычной поворотке (Az-El) когда спутник пролетает
через зенит, азимут нужно быстро поменять на 180 градусов, мгновенно это антенна сделать не
сможет, и пока провернется, то произойдет потеря приемной информации.
В английской литературе эту область так и на называют "zenith dead hole".
X-Y тип поворотных устройств свободны от этого. Хотя их применяют только для приема круговой поляризации,
так как антенна вращается при перестройке относительно горизонтального положения.
Тут есть хорошая интерактивная картинка иллюстрирующая работу X-Y ротора тут:
http://www.anticyclone.myzen.co.uk/product_xydemo.html

с ув. Олег

[Iptash]

... Так вот в обычной поворотке (Az-El) когда спутник пролетает
через зенит, азимут нужно быстро поменять на 180 градусов, мгновенно это антенна сделать не
сможет, и пока провернется, то произойдет потеря приемной информации.
...

Действительно, так лучше, да и изгиб кабелей выходящих из антены на много меньше. Так, что у вас с алгоритмом не получается ?

[MaslovVG]

Действительно, так лучше, да и изгиб кабелей выходящих из антены на много меньше. Так, что у вас с алгоритмом не получается ?

По моему Первую ступеннь (привод) нужно установить неподвижно с осью вращения паралелно земной (как в телескопах). На получившейся платформе установить вторую (широта). Тогда космические объекты (звезды) сопровождаются вообще одной осью, Кроме того подвижны кабели только одной оси. Проблема зенита отсутствует.

[1108]

Здравствуйте!
В свое время занимался модернизацией привода часового ведения телескопа.
Там надо было вести звезды с выдержками 1-10 часов.
Как это достигалось.
Был синхронный двигатель.И к нему сделал преобразователь со сверх точным ведением.
Для коррекции неточности кварца использовался GPS модуль и PPS сигнал.
И организовал Фапч. Там в процессе отладки были всякие нюансы но все удалось решить программными наворотами.
Короче звезды были круглыми.Если неравномерность ведения(без автогидирования) то они становятся вытянутыми.
К чему все это...
Похоже для ведения спутника автогид оптический не подойдет.
Можно попробовать автогид с помощью уровня сигнала но это надо посмотреть на практическую реализацию.
Самое простое это сверхточное ведение зная требуемые перемещения.
Для этого подойдет синхронник и ПЧ с GPS эталоном времени.
Но это мое видение задачи.
Вам конечно решать что и как.

[perfect]

Если принемаемый сигнал начинает уменьшаться, то антенну нужно поворачивать по одной оси, если сигнал уменьшается, то
поворачиваете в другую сторону до макс. сигнала, затем по другой оси.

Я думаю, антенна должна синусоидально дрожать по обеим координатам, как-бы описывая фигуру лиссажу - круг, кольцо то есть. Максимальная и минимальная амплитуда на этом кольце покажут куда движется спутник. С какой максимальной угловой скоростью может двигаться спутник? И, антенна установлена на неподвижном объекте или на авто, например?

[SNR]

Спутники полярно-орбитальные, типа AQUA, Terra, NPP, диапазона 7,75-8,2 ГГц. Скорость приблизительно до 2 град/сек.
Антена парабола - стационар диаметр до 3 м. Диаграма по-половинной 0,85 градуса.

[Guest_TSerg_*]

Заманчиво сопровождать по сигналу, но боюсь придется по геометрии, с регулярной корректировкой по эфемеридам и сигналу.

[perfect]

Я думаю, есть ещё вот такой способ двигать антенну:

Два теугольника и три актуатора.
Я думаю так можно обеспечить обзор полусферы.
В исходном состоянии актуаторы частично выдвинуты и тарелка смотрит вверх. Выдвигая-втягивая актуаторы можно наклонить тарелку в любую сторону.

А потом сканировать в нольцелых градуса можно маленьким зеркалом.

[ArtemDement]

Спутники полярно-орбитальные, типа AQUA, Terra, NPP, диапазона 7,75-8,2 ГГц.

Эти спутники скидывают всю информацию прямо "с борта" всем желающим ? Если информация от них открытая и бесплатная, то почему её не получать с сайтов меценатов, которые запустили эти спутники ? Каков смысл в своем приемнике ?

[Massi]

для прицеливания на спутник
коробочка поиска цели...описываете квадрат уменьшая сторону при увеличении уровня сигнала...при равенстве сигналов захват
автосопровождение рисуете область ограниченную максимальной скоростью цели за дискрет времени...и опять коробочка поиска...но Вам проще вы знаете куда летит цель...расчитываетн координаты и сдвигаете антенну...