随着工业自动化与智能化进程的不断推进,能源问题逐渐成为制约经济和社会发展的主要因素。太阳能作为清洁无污染能源以及其丰富的储量越来越受到世界各国广泛的关注,而空间太阳能电站(SSPS)作为未来能源获取的主要来源,更是各国争先发展的重中之重。为了对空间太阳能电站关键技术和发电效率进行分析和验证,课题组依据SSPS-OMEGA(Orb-shape Membrane Energy Gathering Array)即“球形薄膜能量收集阵”方案,搭建SSPS地面演示验证系统,演示系统包括:光学收集、微波能量传输、电能管理、地面测控平台等。为了提高演示系统对能量收集、转换和传输的效率,本文提出一种波束指向控制系统总体方案,该方案能实时调整OMEGA球形聚光器空间位姿以及微波发射天线俯仰角和方位角,完成对波束指向的控制。具体研究内容为:(1)利用电机控制六索平台实现聚光器空间位姿调整;(2)利用电机控制发射天线指向平台,实现对微波发射天线俯仰角和方位角控制;(3)利用微波功率计对地面接收天线表面微波功率密度分布进行测量与分析。针对上述研究内容,本文完成了以下主要工作:(1)给出了由索系支撑控制平台和微波发射天线指向控制平台组成的波束指向控制系统总体方案。该方案采用基于ARM+FPGA的波束指向控制器(BPC)实现对聚光器空间位姿以及微波发射天线俯仰角和方位角的调整。(2)对相控阵天线空间场强分布相关理论进行研究,推导出接收天线表面微波功率密度理论分布公式,并进行仿真分析,得出接收天线表面微波功率密度理论分布曲面,并依据理论分布给出微波功率计分布测量方案。(3)依照运动控制策略与方案,面向BPC,进行核心控制电路、驱动器接口电路、脉冲转换电路等硬件电路的设计;在FPGA中实现电机控制逻辑设计,并采用S型曲线加减速算法实现电机控制脉冲平稳输出;完成ARM的控制程序设计。(4)完成实验平台搭建,包括上位机、BPC、运动平台、微波功率计以及激光跟踪仪(API Tracker3~T ~M)等测量装置。对SSPS演示系统中的BPC进行功能测试,初步验证了本文提出的波束指向控制系统硬件设计的可行性和合理性,为项目的后续进展打下坚实的基础。