This report describes a master thesis project work in machine design. The work has been done at the consulting firm Svea Teknik with DataPath as the customer. The subject of the project was to design a concept for a stabilized platform for a satellite antenna in an on-the-move application. The antenna that was to be implemented was a dual flat array antenna operating at the Ka frequency band. The platform should manage to operate both on roads and in terrain with shock loads up to 6g without exceeding 0.4° of pointing error and manage shock loads up to 30g without collapsing. The overall function was divided into three modules, elevation-separation of the panels, a sliding mechanism for one of the panels and a rotation mechanism for the whole panel system. Concepts were generated for the three modules separately. After evaluating the concepts one concept for each module was selected for further development where components were dimensioned by defining some load cases. All the components were then created and assembled in a CAD model. The result was an elevation-separation mechanism consisting of two EC motors with timing belts driving the elevation of the panels and an EC motor and a ball screw driving the separation of the panels. The sliding mechanism was guided by two linear guideways connected with a crossbar. The rotation was driven by an EC motor geared by a hypoid gear and a timing belt. When analyzing the pointing error when the system is subjected to the highest accelerations and shock loads at the same time the pointing error was 0.295 in the elevation plane and 0.158 in the azimuth plane, which gives a total angular error of 0.335° when combining elevation and azimuth errors. The pointing errors are lower than the required maximum pointing error. Though this error is only due to deflection and flexibility in the components and delay due to slow starting acceleration, no reaction rates and accuracies of the motors and control system were considered since no study of the control system was done in this project. The final pointing error could therefore not be calculated. The final concept does satisfy the most important requirements according to the defined load cases, though more studies need to be done to make sure the components are fast enough in combination with the control system. / Denna rapport beskriver ett masterexamensarbete inom maskinkonstruktion. Arbetet har utförts på konsultfirman Svea Teknik med DataPath som kund. Rapporten beskriver utvecklingen av ett koncept för en stabiliserande plattform till en satellitantenn för mobil applikation, i detta fall på en bil, för att kunna behålla satellitkontakten medan fordonet rör sig. Antennen som skulle appliceras var en tvådelad panelantenn som sänder inom Ka-frekvensbandet. Plattformen ska kunna användas både på vägar och i terräng med chocklaster upp till 6g, ha en maximal felpekning på 0,4°. Den ska även klara av chocklaster på upp till 30g utan att gå sönder. Den övergripande funktionen delades upp i tre moduler, elevation-separation av antennpanelerna, en glidmekanism för en av panelerna samt rotation av hela panelsystemet. Koncept genererades för de tre modulerna separat. Efter att ha utvärderat koncepten valdes ett koncept från varje modul för vidare utveckling där komponenter dimensionerades utefter några definierade lastfall. Alla komponenter togs sedan fram och sattes ihop till en CAD-modell. Resultatet blev en elevation-separationsmekanism bestående av två EC-motorer med kuggremsdrift som driver elevationen av panelerna och en EC-motor med kulskruv som driver separationen av panelerna. Glidmekanismen är lagrad med två linjärstyrningar sammankopplade med en tvärslå. Rotationsmekanismen drivs av en EC-motor med en hypoidväxel och en kuggremsdrift. Felpekningen då systemet utsätts för högsta möjliga acceleration och chocklaster på en och samma gång var 0,295° i elevationsled och 0,158° i azimutled. Detta ger en total felpekning på 0,335° vilket är lägre än den maximala tillåtna felpekningen. Men den beräknade felpekningen tar bara utböjning och flexibilitet i komponenterna samt eftersläpning på grund av för långsam acceleration i beaktning och inte reaktionshastigheten och noggrannheten i motorer och kontrollsystem. Detta på grund av att kontrollsystemet inte har behandlats i detta projekt. Den slutgiltiga felpekningen kunde därför inte beräknas. Slutkonceptet uppfyllde de viktigaste av kraven enligt de definierade lastfallen men fler och fördjupande studier behöver göras för att säkerställa att komponenterna är tillräckligt snabba i kombination med kontrollsystemet.

Satellite communication is a widely known method for communicating with remote or disaster-strickenplaces. Sometimes, thecommunication can be a matter of life and death,and it is thus vital that it works well. For two-way communication (such as internet) it is necessary for the antenna on Earth to point towards the satellite with a pointing error not larger than a few tenths of a degree. For example, regulations decided by the authorities in the U.S. forbid pointing errors larger than 0.5°. In some cases the antenna on Earth has to be moving while satellite communication is maintained. Such cases can be when the antenna is mounted to a vehicle, and the antenna thus has to compensate for the vehicle’s movement in order to point at the satellite. This application of satellite communication is called Satcom on the Move (SOTM). By constructing a Simulink model of an entire SOTM-system, including vehicle dynamics, satellite position, signal behavior, sensors, and actuators, different control strategies can be compared. This thesis compares the performance of an H2- and an LQG-controller for a static initial acquisition case, and a dynamic inertial stabilization case. The static initial acquisition case is performed with a search algorithm (SpiralSearch) aiming to find the satellite signalin the shortest possible time for a given initial pointing error. The dynamic inertial stabilization case is performed by allowing the simulated vehicle to drive in a slalom pattern and over uneven grounds. The controllers are designed based on modern control theory.The conclusion of this thesis is that the H2-controller performs slightly better in the static testcase,whereastheLQG-controller performs slightly better in the dynamic test cases. However, the results are greatly influenced by the tuning of the controllers, meaning that the comparison is not necessarily true for the controllers rather than the tuning parameters. / Satellitkommunikation är en allmänt känd metod för att kommunicera med avlägsna eller katastrofdrabbade platser. Ibland kan kommunikationen vara en fråga om liv och död, och det är därför viktigt att den fungerar bra. För tvåvägskommunikation (som internet) är det nödvändigt att antennen på jorden pekar mot satelliten med ett pekfel som inte är större än några tiondels grader. Exempelvis finns det lagar i USA som förbjuder pekfel större än 0,5°. I vissa fall måste antennen på jorden röra sig medan satellitkommunikation upprätthålls. Sådana fall kan vara när antennen är monterad på ett fordon och antennen således måste kompensera för fordonets rörelse för att peka mot satelliten. Denna applikation av satellitkommunikation kallas Satcom on the Move(SOTM). Genom att konstruera en simulinkmodell av ett fullständigt SOTM-system, inklusive fordonsdynamik, satellitposition, signalbeteende, sensorer och ställdon, kan olika reglerstrategier jämföras. Denna avhandling jämför en H2 - och en LQG-regulator för ett statiskt fall, samt ett dynamiskt fall. Det statiska fallet utförs med en sökalgoritm (spiralsökning) som syftar till att hitta en specifik satellitsignal på kortast möjliga tid för ett givet initialt pekfel. Det dynamiska fallet utförs genom att låta det simulerade fordonet köra i slalommönster och på ojämnt underlag. Regulatorerna är designade baserade på modern kontrollteori.  Slutsatsen av denna avhandling är att H2-regulatorn presterar något bättre i det statiska testfallet, medan LQG-regulatorn presterar något bättre i de dynamiska testfallen. Resultaten påverkas emellertid kraftigt av de designade reglerparametrarna, vilket innebär att jämförelsen inte nödvändigtvis är sann för kontrollerna, utan snarare förde specifika reglerparametrarna.