船载通信天线控制系统的稳定设计

为了完成远洋航天测控和通信业务，大型精密跟踪天线要安装在测控和通信测量船上。由于船体受海浪影响，而发生随机性摇摆(横摇、纵摇、偏航)会使天线视轴晃动，容易造成窄波束天线跟踪性能下降，甚至造成丢失目标。为准确跟踪目标，减小载体运动给天线跟踪带来的扰动，需建立一套抗扰动稳定系统，使天线输出视轴隔离船体扰动而稳定在惯性空间坐标系。保证系统的跟踪能力和跟踪性能的要求。
为了有效实现抗扰动功能，传统的方案上需要同时采用多模式补偿，利用至少6个速率陀螺检测船体的三维扰动信息和天线主动的旋转信息，根据天线三轴(方位轴、俯仰轴、横切轴)结构，结合前馈开环补偿和反馈闭环补偿，实现对扰动的隔离。方案设计复杂、陀螺使用量大且冗余度不够。

1 船体三维扰动对三轴天线视轴的影响
三轴天线系统(横切轴C、方位轴A、俯仰轴E)，是在传统的A-E型座架基础上，在俯仰轴上叠加与之垂直的横切轴，横切轴垂直于电轴。当俯仰角E=0°时，横切轴与方位轴重合；当俯仰角E=90°时，横切轴与方位轴垂直。

当船体以角速度矢量ωz=(ωpωyωh)表示扰动。其中：ωy为船横摇速度，ωp为船纵摇速度，ωh为船航向速度。船摇参数的变化转换到横倾轴、方位轴、俯仰轴的速度分量，如图1所示。设ωRE为船摇附加的方位速度，ωRC为船摇附加的横倾速度，ωRE为船摇附加的俯仰速度甲板坐标系：OXc为船艏艉线，艏为正，OYc为垂直甲板平面，向上为正，OZc按右手规确定。