车载卫星电视天线自动对星系统研究

论文摘要

为迎接北京2008年科技奥运,实现在长途汽车、火车上能收看到现场直播的体育比赛节目,本文利用简单实用可靠的机械系统,综合运用电子罗盘、GPS等现代传感装置,利用80C196MC单片机的优良控制功能,设计了车载卫星电视天线自动对星系统,给出了方案的基本原理,可以实现在运动的车辆上能接收卫星电视信号。其核心是利用自动控制原理和计算机原理设计天线控制器,通过控制交流伺服电机的转向和转动速度来控制接收天线按一定方向转动,改变天线的方位角和俯仰角使其对准卫星,从而实现卫星电视信号接收。为使地球站天线能够自动跟踪卫星,自从第一颗卫星发射以来,天线自动跟踪技术就一直是卫星通讯界关注的焦点。本文介绍了几种基本的自动跟踪系统并对它们的跟踪速度、跟踪精度以及性价比作了比较,折中考虑后本系统采用圆锥扫描跟踪方式。本文选用矢量控制对交流伺服系统进行变频调速,用模糊自整定PID方法对交流伺服系统进行位置控制,最后运用MATLAB/SIMULINK仿真工具对矢量控制系统进行了仿真,证明了模糊PID方法的优越性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究思路及主要内容
• 第二章 系统总体设计
• 2.1 自动对星原理
• 2.2 通信卫星的方位角和俯仰角的计算
• 2.3 移动卫星电视接收伺服系统的性能指标
• 2.4 系统组成
• 第三章 机械机构部分
• 3.1 电动机选择
• 3.2 交流伺服电动机介绍
• 3.3 交流伺服系统的两种先进控制方法
• 3.4 伺服电动机的数学模型
• 3.5 转向机构设计
• 第四章 单片机控制部分
• 4.1 系统控制电路硬件设计
• 4.1.1 80C196MC 单片机
• 4.1.2 键盘显示电路
• 4.1.3 波形输出控制电路
• 4.1.4 电流检测
• 4.1.5 双口RAM IDT7130
• 4.1.6 看门狗
• 4.1.7 串口芯片
• 4.2 电子罗盘
• 4.3 GPS 接收机
• 4.4 控制系统软件设计
• 4.4.1 主单片机软件设计
• 4.4.2 从单片机软件设计
• 第五章 卫星天线跟踪方式
• 5.1 天线跟踪必要性
• 5.2 天线自动跟踪技术发展概况
• 5.3 几种基本的自动跟踪系统
• 5.3.1 程序跟踪
• 5.3.2 步进跟踪
• 5.3.3 单脉冲跟踪
• 5.3.4 圆锥扫描跟踪
• 5.4 几种跟踪方式的简单比较
• 5.5 圆锥扫描基本原理
• 5.6 影响系统性能的有关问题及分析
• 5.6.1 波束偏角
• 5.6.2 圆锥扫描频率
• 第六章 交流伺服系统控制方式
• 6.1 PID 控制简介
• 6.2 模糊控制简介
• 6.2.1 模糊控制系统的组成
• 6.2.2 模糊控制器的设计
• 6.2.3 模糊控制器的输入变量和输出变量
• 6.2.4 模糊控制规则的设计
• 6.2.5 模糊量的去模糊化
• 6.3 交流伺服系统控制方式
• 6.3.1 交流伺服系统控制系统的基本原理
• 6.3.2 电流环
• 6.3.3 速度环
• 6.3.4 位置环
• 6.4 模糊自调整PID 控制
• 6.5 模糊自调整PID 控制仿真
• 第七章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果