车载卫星电视天线自动对星系统研究

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；分析考虑后，本系统采用圆锥扫描跟踪方式。 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。

目录

文摘

英文文摘

声明

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fΩ

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