本文介紹了埋弧焊的特點(diǎn)、發(fā)展過程、國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀；分析了軟開關(guān)逆變式主回路的優(yōu)點(diǎn)、模擬電路控制系統(tǒng)和數(shù)字化控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，指出數(shù)字化控制是逆變埋弧焊機(jī)控制的發(fā)展方向；對(duì)埋弧焊接工作原理和埋弧焊機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，介紹了交流方波埋弧焊的優(yōu)點(diǎn)；論述了變動(dòng)送絲電弧控制系統(tǒng)的原理及影響因素，并且分析了變動(dòng)送絲情況下焊接電弧的穩(wěn)定性，為逆變式交流方波埋弧焊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 在分析傳統(tǒng)交流方波埋弧焊主回路的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了主回路結(jié)構(gòu)，對(duì)主回路中一次、二次逆變回路的軟開關(guān)工作方式進(jìn)行分析并做了簡(jiǎn)單仿真。IGBT是逆變電源的核心部件，文中論述了IGBT功率器件的選型和各種保護(hù)措施以保證系統(tǒng)的可靠工作。焊機(jī)工作發(fā)熱量很大，本文介紹了整機(jī)和關(guān)鍵器件的熱設(shè)計(jì)。 數(shù)字化控制方式是逆變埋弧焊機(jī)控制的發(fā)展方向，本文采用“MCU+DSP”的控制結(jié)構(gòu)，對(duì)埋弧焊的整個(gè)焊接過程進(jìn)行精確控制。文中詳細(xì)介紹了主控制板的設(shè)計(jì)思路和電源、電流與電壓反饋、控制芯片最小系統(tǒng)、通信與保護(hù)工作電路。焊機(jī)的工作中，各種干擾不可避免，對(duì)各種可能干擾分析的基礎(chǔ)上在硬件電路設(shè)計(jì)和PCB板的制作中采取了相應(yīng)的抗干擾措施。軟件設(shè)計(jì)是焊接穩(wěn)定進(jìn)行的關(guān)鍵因素，文中介紹了控制系統(tǒng)中關(guān)鍵步驟的軟件設(shè)計(jì)思路和流程并在軟件的實(shí)現(xiàn)中采用抗干擾措施。 最后，對(duì)采用本控制系統(tǒng)的埋弧焊機(jī)進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明本文所設(shè)計(jì)的埋弧焊機(jī)控制系統(tǒng)能夠滿足逆變埋弧自動(dòng)焊的要求，具有電路簡(jiǎn)單，控制精度高，抗干擾能力強(qiáng)、操作方便、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，提高了焊機(jī)的綜合性能及自動(dòng)化程度。 本課題所設(shè)計(jì)的逆變式交流方波埋弧焊電源具有良好的輸出特性和控制性能，可滿足埋弧自動(dòng)焊和手工焊的要求。采用交流方波的焊接波形、對(duì)焊接整個(gè)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)軟件控制，電弧穩(wěn)定，焊接效果好。 關(guān)鍵詞：埋弧焊；交流方波；逆變；軟開關(guān)
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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本文簡(jiǎn)要介紹了無刷直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷程和未來的發(fā)展趨勢(shì)。通過分析無刷直流電動(dòng)機(jī)工作的基本原理和無刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，建立了基于Simulink的動(dòng)態(tài)仿真模型。通過對(duì)無位置傳感器無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)算法的分析和磁鏈與轉(zhuǎn)子位置的相應(yīng)關(guān)系的分析，本文使用磁鏈關(guān)系函數(shù)判斷轉(zhuǎn)子位置的算法，并基于Simulink建立了算法模型進(jìn)行仿真分析驗(yàn)證，從仿真得到的結(jié)果可知，此位置檢測(cè)算法是可行的。 @@ 在文中進(jìn)行了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)原因分析，并對(duì)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。在低速時(shí)采用電流滯環(huán)進(jìn)行補(bǔ)償，高速時(shí)采用單斬波調(diào)制方式進(jìn)行補(bǔ)償。通過對(duì)三段式啟動(dòng)方法的分析和結(jié)合本文所采用的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)算法，本文采用兩步啟動(dòng)方式，通過仿真分析證明是可行的。分析了經(jīng)典PID調(diào)節(jié)算法和專家PID調(diào)節(jié)算法。對(duì)傳統(tǒng)PID控制中出現(xiàn)的問題，本文把變參數(shù)PID調(diào)節(jié)算法應(yīng)用到無位置傳感器無刷直流電動(dòng)機(jī)控制上。并建立了仿真模型，進(jìn)行仿真分析。從仿真分析的結(jié)果可知其控制性能優(yōu)于傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)算法。 @@ 文中介紹了TMS320LF2407A芯片和IR2130功率集成驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中以TMS320LF2407A芯片為核心，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、電流電壓檢測(cè)電路、功率管過電壓保護(hù)電路、啟動(dòng)限流電路、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路。 @@ 在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，主要實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的起停、轉(zhuǎn)子位置計(jì)算、轉(zhuǎn)速計(jì)算和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的功能。用DSP實(shí)現(xiàn)脈沖調(diào)制輸出和信號(hào)采樣。 @@關(guān)鍵詞：無位置傳感器；無刷直流電動(dòng)機(jī)；間接位置檢測(cè)；磁鏈關(guān)系函數(shù)
標(biāo)簽： DSP 無位置傳感器 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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逆變器廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面，數(shù)字控制具有方便實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法、抗干擾性強(qiáng)和產(chǎn)品容易升級(jí)等優(yōu)點(diǎn)，已成為未來逆變器的發(fā)展趨勢(shì)。使用數(shù)字技術(shù)控制設(shè)計(jì)逆變器，控制器的性能決定了逆變系統(tǒng)系統(tǒng)的性能。然而在很多高頻應(yīng)用的場(chǎng)合，目前常用的控制器的速度往往不能完全達(dá)到要求。與傳統(tǒng)單片機(jī)和DSP芯片相比，F(xiàn)PGA器件具有更高的處理速度。同時(shí)FPGA應(yīng)用在數(shù)字化逆變器設(shè)計(jì)中，還可以大大簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并可實(shí)現(xiàn)多種高速算法，具有較高的性價(jià)比。在逆變器的全數(shù)字化控制領(lǐng)域，F(xiàn)PGA具有很好的應(yīng)用價(jià)值。 論文首先介紹了SPWM基本原理及其控制方式，SPWM的生成方法，并結(jié)合本課題給出了查表法生成SPWM波的一般方法，且以單相全橋逆變器為例進(jìn)行了仿真。分析其的電路特點(diǎn)，建立PWM逆變器的統(tǒng)一電路模型、連續(xù)狀態(tài)空間以及離散狀態(tài)空間模型，在此數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，針對(duì)逆變器研究分析了目前用于逆變器設(shè)計(jì)的各種數(shù)字控制技術(shù)、控制方案，討論了其控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)，相關(guān)控制器設(shè)計(jì)的一般問題，最后比較了其優(yōu)缺點(diǎn)，指出其存在的共性問題，總結(jié)了使用FPGA設(shè)計(jì)逆變器數(shù)字控制器的優(yōu)勢(shì)。然后以單相電壓型PWM逆變器為控制模型采用新型模數(shù)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制器的方案，給出了純正正弦波逆變器的設(shè)計(jì)方案。 論文詳細(xì)論述了采用模數(shù)混合型FPGA作為主控芯片的高頻逆變器設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn)過程。系統(tǒng)主控芯片采用Fusion系列AFS600，世界上首個(gè)模數(shù)混合型FPGA。主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：逆變器硬件電路設(shè)計(jì)以及SPWM數(shù)字控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。外圍強(qiáng)電電路的設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于用于前端升壓的高頻變壓器的設(shè)計(jì)以及輸出端LC濾波電感與電容的選取。另外，SPWM“H”字全橋逆變電路中的高懸浮電壓也是設(shè)計(jì)中需要值得注意的重要環(huán)節(jié)。在控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面，采用FPGA自上而下的設(shè)計(jì)方法，對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了功能劃分，完成了SPWM產(chǎn)生器以及加入死區(qū)補(bǔ)償?shù)腜WM發(fā)生器、和反饋等模塊的設(shè)計(jì)。 論文的結(jié)束部分給出了設(shè)計(jì)結(jié)果，并指出了進(jìn)一步的工作的思路和方向。
標(biāo)簽： 逆變器 數(shù)字控制 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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目前，小波分析在信息技術(shù)和其他學(xué)科方面的應(yīng)用是眾多科技工作者關(guān)心的課題。在理論方面，新觀點(diǎn)、新方法不斷涌現(xiàn)。本文旨在完善小波的基本理論，對(duì)原有的小波去噪方法作進(jìn)一步的改進(jìn)。 經(jīng)典的信號(hào)處理方法，例如傅立葉變換、短時(shí)傅立葉變換等具有局限性，因而限定了它們的應(yīng)用范圍。小波分析作為一種全新的信號(hào)處理方法，它將信號(hào)中各種不同的頻率成分分解到互不重疊的頻帶上，為信號(hào)濾波、信噪分離和特征提取提供了有效途徑，特別在信號(hào)去噪方面顯出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文介紹了經(jīng)典的去噪方法，并對(duì)其適用范圍和效果進(jìn)行了分析和比較。并且，討論了小波分析的基本理論，介紹了連續(xù)小波變換、離散小波變換和小波變換的快速分解與重構(gòu)算法，最后研究了小波基的數(shù)學(xué)特性，分析了它們對(duì)實(shí)際應(yīng)用的影響和作用。進(jìn)而，介紹了小波的幾種去噪方法：小波變換高頻系數(shù)置零去噪方法、小波變換模極大值去噪方法、小波閾值去噪方法、小波空域相關(guān)性去噪方法。用小波變換將高頻系數(shù)強(qiáng)制置零去噪的方法是比較方便的，但它的不足之處是經(jīng)將高頻系數(shù)強(qiáng)制置零去噪后重構(gòu)的信號(hào)會(huì)使信號(hào)丟失一些細(xì)節(jié)，且小波基的選擇亦有相當(dāng)?shù)碾y度，只有靠經(jīng)驗(yàn)來確定，不過比傳統(tǒng)的濾波方法所得的效果還是要好。對(duì)于小波變換模極大值去噪的原理，分析了去噪過程中幾個(gè)參數(shù)的選取問題，并給出了一些選取依據(jù)；對(duì)小波閾值去噪方法的幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行了詳細(xì)討論。對(duì)閾值去噪進(jìn)行了改進(jìn)，利用均值逼近與閾值去噪相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的處理，并通過實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法提高了信噪比，去噪效果優(yōu)于單獨(dú)應(yīng)用閾值去噪的方法。 在空域相關(guān)去噪算法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了改進(jìn)，利用閾值濾波與相關(guān)去噪算法相結(jié)合的一種組合去噪算法，仿真試驗(yàn)結(jié)果表明，由該算法濾波之后得到的小波系數(shù)不僅連續(xù)性好，準(zhǔn)確率高，而且易于重構(gòu)信號(hào)。 本文分別對(duì)這四種方法進(jìn)行了算法分析比較，通過實(shí)驗(yàn)仿真來實(shí)現(xiàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明了利用小波分析理論對(duì)信號(hào)去噪的可行性和有效性。 關(guān)鍵詞：小波分析，信號(hào)去噪，閾值，均值逼近，空域相關(guān)
標(biāo)簽： 小波分析 信號(hào)去噪 中的應(yīng)用
上傳時(shí)間： 2013-07-19
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現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是當(dāng)前自動(dòng)化技術(shù)中的一個(gè)熱點(diǎn)，但目前國(guó)際上常用的多種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議均由世界級(jí)廠商提出和壟斷。CAN總線是公認(rèn)的最具發(fā)展前景的現(xiàn)場(chǎng)總線之一，其應(yīng)用層協(xié)議有國(guó)外公司的CANopen和DeviceNet，由廣州致遠(yuǎn)電子推出的現(xiàn)場(chǎng)總線iCAN協(xié)議以其簡(jiǎn)潔方便的特點(diǎn)受到廣泛關(guān)注，尤其得到國(guó)內(nèi)用戶的積極相應(yīng)。為了在高校的現(xiàn)場(chǎng)總線教學(xué)中推廣具有我們國(guó)家自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用，需要為學(xué)生提供一套功能完善、綜合性強(qiáng)的基于iCAN協(xié)議現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)系統(tǒng)。本課題正是針對(duì)這一問題而構(gòu)建基于現(xiàn)場(chǎng)總線iCAN協(xié)議的綜合測(cè)試系統(tǒng)，力求使學(xué)生通過該系統(tǒng)的學(xué)習(xí)掌握現(xiàn)場(chǎng)總線iCAN協(xié)議相關(guān)知識(shí)，為將來快速進(jìn)入相關(guān)工作崗位打下基礎(chǔ)。 本文首先介紹基于現(xiàn)場(chǎng)總線iCAN協(xié)議綜合測(cè)試系統(tǒng)的研究背景、目的及其意義，詳細(xì)介紹了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和CAN總線的相關(guān)知識(shí)，對(duì)iCAN協(xié)議進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和分析。所設(shè)計(jì)的基于現(xiàn)場(chǎng)總線iCAN協(xié)議的綜合測(cè)試系統(tǒng)由基本系統(tǒng)和擴(kuò)展系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。基本測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)面向基本的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，利用廣州致遠(yuǎn)的iCAN系列功能模塊構(gòu)成；擴(kuò)展系統(tǒng)設(shè)計(jì)面向測(cè)試系統(tǒng)的綜合性設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)iCAN網(wǎng)絡(luò)與其它控制網(wǎng)絡(luò)如PLC網(wǎng)絡(luò)的互連，并通過CANET-100轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)iCAN總線與上位PC機(jī)的通信。測(cè)試系統(tǒng)的上位監(jiān)控界面設(shè)計(jì)采用工業(yè)組態(tài)軟件MCGS完成，MCGS與總線的數(shù)據(jù)交互采用OPC方式實(shí)現(xiàn)。通過OPC實(shí)現(xiàn)iCAN網(wǎng)絡(luò)與MCGS間的數(shù)據(jù)傳輸。在完成基于現(xiàn)場(chǎng)總線iCAN協(xié)議綜合測(cè)試系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本文還進(jìn)一步討論了如何采用基于DSPTMS320LF2407A主控芯片設(shè)計(jì)iCAN綜合數(shù)據(jù)采集卡，敘述了其整體設(shè)計(jì)思想， 給出了具體的硬件和軟件設(shè)計(jì)以及如何實(shí)現(xiàn)對(duì)iCAN協(xié)議的解析。本文的最后通過設(shè)計(jì)三個(gè)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)例子，進(jìn)一步展示了系統(tǒng)的構(gòu)成和功能。 綜上所述，該測(cè)試系統(tǒng)由基本測(cè)試系統(tǒng)和綜合測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成，并提供iCAN綜合數(shù)據(jù)采集卡的設(shè)計(jì)方法和三個(gè)實(shí)驗(yàn)例程，可為學(xué)生提供分層學(xué)習(xí)、綜合學(xué)習(xí)以及設(shè)計(jì)開發(fā)平臺(tái)，實(shí)踐證明該系統(tǒng)具有良好的新穎性和實(shí)用性。本課題研究的測(cè)試系統(tǒng)模式同樣適用于其它工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線測(cè)試系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：CAN總線，iCAN協(xié)議，DSP，PLC，組態(tài)軟件
標(biāo)簽： iCAN 現(xiàn)場(chǎng)總線 協(xié)議
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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心音信號(hào)是人體最重要的生理信號(hào)之一，包含心臟各個(gè)部分如心房、心室、大血管、心血管及各個(gè)瓣膜功能狀態(tài)的大量生理病理信息。心音信號(hào)分析與識(shí)別是了解心臟和血管狀態(tài)的一種不可缺少的手段。本文針對(duì)目前該研究領(lǐng)域中存在的分析方法問題和分類識(shí)別技術(shù)難點(diǎn)展開了深入的研究，內(nèi)容涉及心音構(gòu)成的分析、心音信號(hào)特征向量的提取、正常心音信號(hào)（NM）和房顫（AF）、主動(dòng)脈回流（AR）、主動(dòng)脈狹窄（AS）、二尖瓣回流（MR）4種心臟雜音信號(hào)的分類識(shí)別。本文的工作內(nèi)容包括以下5個(gè)方面： a）心音信號(hào)采集與預(yù)處理。本文采用自行研制的帶有錄音機(jī)功能的聽診器實(shí)現(xiàn)對(duì)心音信號(hào)的采集。通過對(duì)心音信號(hào)噪聲分析，選用小波降噪作為心音信號(hào)的濾波方法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析，選擇Donoho閾值函數(shù)結(jié)合多級(jí)閾值的方法作為心音信號(hào)預(yù)處理方案。 b）心音信號(hào)時(shí)頻分析方法。文中采用5種時(shí)頻分析方法分別對(duì)心音信號(hào)進(jìn)行了時(shí)頻譜特性分析，結(jié)果表明：不同的時(shí)頻分析方法與待分析心音信號(hào)的特性有密切關(guān)系，即需要在小的交叉項(xiàng)干擾與高的時(shí)頻分辨率之間作綜合的考慮。鑒于此，本文提出了一種自適應(yīng)錐形核時(shí)頻（ATF）分析方法，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該分布能較好地反映心音信號(hào)的時(shí)頻結(jié)構(gòu)，其性能優(yōu)于一般錐形核分布（CKD）以及Choi-Williams分布（CWD）、譜圖（SPEC）等固定核時(shí)頻分析方法，從而選擇自應(yīng)錐形核時(shí)頻分析方法進(jìn)行心音信號(hào)分析。 c）心音信號(hào)特征向量提取。根據(jù)對(duì)3M Littmann（） Stethoscopes[31]數(shù)據(jù)庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)心音信號(hào)的時(shí)頻分析結(jié)果，提取8組特征數(shù)據(jù)，通過Fihser降維處理方法提取出了實(shí)現(xiàn)分類可視化，且最易于分類的心音信號(hào)的2維特征向量，作為心音信號(hào)分類的特征向量。 d）心音信號(hào)分類方法。根據(jù)心音信號(hào)特征向量組成的散點(diǎn)圖，研究了支持向量機(jī)核函數(shù)、多分類支持向量機(jī)的選取方法，同時(shí)，基于分類的目的 性和可信性，本文提出以分類精度最大為判斷準(zhǔn)則的核函數(shù)參數(shù)與松弛變量的優(yōu)化方法，建立了心音信號(hào)分類的支持向量機(jī)模型，選取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)中NM、AF、AR、AS、MR每類心音信號(hào)的80組2維特征向量中每類60組數(shù)據(jù)作為支持向量機(jī)的學(xué)習(xí)樣本，對(duì)余下的每類20組數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，得到每類的分類精度（Ar）均為100％，同時(shí)對(duì)臨床上采集的與上述4種同類心臟雜音信號(hào)和正常心音信號(hào)中每類24個(gè)心動(dòng)周期進(jìn)行分類實(shí)測(cè)，分類精度分別為：NM、AF、MR的分類精度均為100％，而AR、AS均為95．83％，驗(yàn)證了該方法的分類有效性。 e）心音信號(hào)分析與識(shí)別的軟件系統(tǒng)。本文以MATLAB語言的可視化功能實(shí)現(xiàn)了心音信號(hào)分析與識(shí)別的軟件運(yùn)行平臺(tái)構(gòu)建，可完成對(duì)心音信號(hào)的讀取、預(yù)處理，繪制時(shí)-頻、能量特性的三維圖及兩維等高線圖；同時(shí)，利用MATLAB與EXCEL的動(dòng)態(tài)鏈接，實(shí)現(xiàn)對(duì)心音信號(hào)分析數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及統(tǒng)計(jì)功能；最后，通過對(duì)心音信號(hào)2維特征向量的分析，實(shí)現(xiàn)心音信號(hào)的自動(dòng)識(shí)別功能。 本文的研究特色主要體現(xiàn)在心音信號(hào)特征向量提取的方法以及多分類支持向量機(jī)模型的建立兩方面。 綜上所述，本文從理論與實(shí)踐兩方面對(duì)心音信號(hào)進(jìn)行了深入的研究，主要是采用自適應(yīng)錐形核時(shí)頻分析方法提取心音信號(hào)特征向量，根據(jù)心音信號(hào)特征向量組成的散點(diǎn)圖，建立心音信號(hào)分類的支持向量機(jī)模型，并對(duì)正常心音信號(hào)和4種心臟雜音信號(hào)進(jìn)行了分類研究，取得了較為滿意的分類結(jié)果，但由于用于分類的心臟雜音信號(hào)種類及數(shù)據(jù)量尚不足，因此，今后的工作重點(diǎn)是采集更多種類的心臟雜音信號(hào)，進(jìn)一步提高心音信號(hào)分類精度，使本文研究成果能最終應(yīng)用于臨床心臟量化聽診。 關(guān)鍵詞：心音信號(hào)，小波降噪，非平穩(wěn)信號(hào)，心臟雜音，信號(hào)處理，時(shí)頻分析，自適應(yīng)，支持向量機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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無刷直流電動(dòng)機(jī)利用電子換相器代替了直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械電刷和換向器，不但具有直流電機(jī)的調(diào)速性能，而且體積小、效率高，在許多領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用。采用無位置傳感器控制技術(shù)，不但可以克服有位置傳感器的諸多弊端，而且還進(jìn)一步拓展了無刷直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。近些年來，無位置傳感器無刷直流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)成為大家研究的熱點(diǎn)之一。 本課題緊扣研究熱點(diǎn)，以方波無刷直流電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象，設(shè)計(jì)了一套無位置傳感器無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用TMS320LF2407ADSP芯片作為控制核心，運(yùn)用反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)原理和預(yù)定位與升頻升壓相結(jié)合的啟動(dòng)方法，實(shí)現(xiàn)無位置傳感器無刷直流電動(dòng)機(jī)的控制。為了提高系統(tǒng)的調(diào)速性能，控制方法采用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制。 首先，本文研究了無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、性能、工作原理及數(shù)學(xué)模型，利用數(shù)學(xué)模型在Matlab/Simulink環(huán)境中建立無刷直流電動(dòng)機(jī)的仿真模型。接著，給出了系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)方案，對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)--反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)及其相位補(bǔ)償原理、啟動(dòng)、單神經(jīng)元PID轉(zhuǎn)速控制器以及PWM產(chǎn)生電路進(jìn)行了深入的研究。 然后，根據(jù)控制系統(tǒng)總體方案和系統(tǒng)功能要求，進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)中，主要進(jìn)行了DSP最小系統(tǒng)、電流和轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路、IR2130驅(qū)動(dòng)電路等方面電路的設(shè)計(jì)。在軟件設(shè)計(jì)中，主要設(shè)計(jì)出了主程序和A/D中斷程序。其中，主程序包括DSP系統(tǒng)設(shè)置、變量初始化、電機(jī)正反轉(zhuǎn)選擇、電機(jī)啟動(dòng)、速度計(jì)算及顯示等方面程序；A/D中斷程序包括反電動(dòng)勢(shì)計(jì)算、換相時(shí)刻計(jì)算、電流轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)子程序等方面程序。 最后，經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電機(jī)啟動(dòng)快速、穩(wěn)定，具有較寬的調(diào)速范圍。同時(shí)，該系統(tǒng)還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高等特點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： 無位置傳感器 控制系統(tǒng) 無刷直流電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-08
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數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)以及控制論的進(jìn)步推動(dòng)弧焊電源從模擬階段發(fā)展到數(shù)字階段。數(shù)字化逆變弧焊電源不僅可靠性高、控制精度高而且容易大規(guī)模集成、方便升級(jí)，成為焊機(jī)的發(fā)展方向，推動(dòng)了焊接產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展。針對(duì)傳統(tǒng)的埋弧焊電源存在的體積大、控制電路復(fù)雜、可靠性差等問題，本文提出了雙逆變結(jié)構(gòu)的焊機(jī)主電路實(shí)現(xiàn)方法和基于“MCU+DSP”的數(shù)字化埋弧焊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 本文詳細(xì)介紹了埋弧焊的特點(diǎn)和應(yīng)用，從主電源、控制系統(tǒng)兩個(gè)方面闡述了數(shù)字化逆變電源的發(fā)展歷程，對(duì)數(shù)字化交流方波埋弧焊的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了深入探討，設(shè)計(jì)了雙逆變結(jié)構(gòu)的數(shù)字化焊接系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的交流方波輸出。 根據(jù)埋弧焊的電弧特點(diǎn)和交流方波的輸出特性，本文采用雙逆變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)焊機(jī)主電路，一次逆變電路選用改進(jìn)的相移諧振軟開關(guān)，二次逆變電路選用半橋拓?fù)湫问剑⒀芯苛藘纱文孀冞^程的原理和控制方式，進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)計(jì)算。根據(jù)主電路電路的設(shè)計(jì)要求，電流型PWM控制芯片UC3846用于一次逆變電路的控制并抑制變壓器偏磁，選擇集成驅(qū)動(dòng)芯片EXB841作為二次逆變電路的驅(qū)動(dòng)。 本課題基于“MCU+DSP”的雙機(jī)主控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)焊接電源的控制。其中主控板單片機(jī)ATmega64L主要負(fù)責(zé)送絲機(jī)和行走小車的速度反饋及閉環(huán)PI運(yùn)算、電機(jī)PWM斬波控制以及過壓、過流、過熱等保護(hù)電路的控制。DSP芯片MC56F8323則主要負(fù)責(zé)焊接電流、焊接電壓的反饋和閉環(huán)PI運(yùn)算以及控制焊接時(shí)序，以確保良好的電源外特性輸出。外部控制箱通過按鍵、旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行焊接參數(shù)和焊接狀態(tài)的給定，預(yù)置和顯示各種焊接參數(shù)，快速檢測(cè)焊機(jī)狀態(tài)并加以保護(hù)。 主控板芯片之間通過SPI通訊，外部控制箱和主控板之間則通過RS—485協(xié)議交換數(shù)據(jù)。通過軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)焊接參數(shù)的PI調(diào)節(jié)，精確控制了焊接過程，并進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì)，解決了影響數(shù)字化埋弧焊電源穩(wěn)定運(yùn)行的電磁兼容問題。 系統(tǒng)分析了交流方波參數(shù)的變化對(duì)焊接效果的影響，通過對(duì)焊接電流、焊接電壓的波形分析，證明了本課題設(shè)計(jì)的埋弧焊電源能夠精確控制引弧、焊接、 收弧等焊接時(shí)序，并可以有效抑制功率開關(guān)器件的過流和變壓器的偏磁問題，取得了良好的焊接效果。 最后，對(duì)數(shù)字化交流方波埋弧焊的控制系統(tǒng)和焊接試驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，分析了系統(tǒng)存在的問題和不足，并指出了新的研究方向。 關(guān)鍵詞：埋弧焊；交流方波；數(shù)字化；逆變；軟開關(guān)技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著“節(jié)能環(huán)保”概念的提出，以解決電力緊張，環(huán)境污染等問題為目的的新能源利用方案得到迅速的推廣，使得分布式發(fā)電備受關(guān)注，即將成為世界各國(guó)重要的發(fā)電形式。帶有分布式電源的配電網(wǎng)及電力電子裝置的大量應(yīng)用致使電能質(zhì)量下降，如何將分布式發(fā)電系統(tǒng)的能量回饋至電網(wǎng)的同時(shí)有效改善電能質(zhì)量是一個(gè)重要的問題，因此在分布式發(fā)電系統(tǒng)中起電能變換作用的逆變器成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)。本篇主要以電壓型并網(wǎng)逆變器為研究對(duì)象，對(duì)并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制策略、參數(shù)的選擇、并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)等方面作出了詳細(xì)的分析和研究。 首先根據(jù)帶有分布式發(fā)電的配電網(wǎng)的特點(diǎn)提出一種新的諧波治理思路，即將改善電能質(zhì)量的有源濾波技術(shù)結(jié)合到分布式逆變電源中，設(shè)計(jì)一種新型的多功能并網(wǎng)逆變器。用開關(guān)函數(shù)法建立了并網(wǎng)逆變器小信號(hào)數(shù)學(xué)模型，確定了以PI閉環(huán)調(diào)節(jié)為核心的復(fù)合控制策略，同時(shí)為了使輸出電流控制達(dá)到更好的效果，采用電網(wǎng)電壓前饋補(bǔ)償方法抵消電網(wǎng)電壓擾動(dòng)對(duì)并網(wǎng)電流的影響；基于瞬時(shí)無功功率的id-iq諧波電流檢測(cè)算法能精確檢測(cè)和分離所需要的有功和諧波分量；基于DSP的軟件鎖相控制算法能實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓同頻同相。 其次對(duì)并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了分塊設(shè)計(jì)：對(duì)逆變系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換電路、逆變驅(qū)動(dòng)電路、PWM信號(hào)發(fā)生電路等電路進(jìn)行了詳細(xì)地分析和說明。利用DSP主控芯片TMS320LF2407A內(nèi)部的SCI異步串行通信接口實(shí)現(xiàn)了逆變器的人機(jī)交互功能，利用其內(nèi)嵌的CAN控制模塊實(shí)現(xiàn)了逆變器的并機(jī)通信功能；同時(shí)在TI DSP2000的運(yùn)行環(huán)境下給出控制系統(tǒng)的主程序和周期中斷子程序流程。 最后開發(fā)了以功率器件IPM構(gòu)成的三相PWM變流橋主電路的多功能逆變電源實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和相關(guān)配套輔助電路，完成了逆變電源的輸出有功功率及消除諧波的實(shí)驗(yàn)并給出了裝置樣機(jī)的實(shí)物圖以及實(shí)驗(yàn)波形圖。驗(yàn)證了逆變器工作原理分析的正確性和系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路的可行性。 本文所做工作拓寬了帶有分布式發(fā)電的配電網(wǎng)諧波治理的思路，對(duì)推動(dòng)我國(guó)節(jié)能供電、新能源的利用以及改善電網(wǎng)電能質(zhì)量等方面具有一定的理論意義和較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽： 諧波抑制 分布式發(fā)電 并網(wǎng)逆變器
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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傳統(tǒng)開環(huán)運(yùn)行的三相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中存在著振蕩和失步等不足之處。本文針對(duì)這種情況，通過對(duì)理想化三相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型的分析，把三相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)視為一種低速同步電動(dòng)機(jī)。同時(shí)，結(jié)合電流跟蹤型PWM控制方式及恒流斬波驅(qū)動(dòng)的工作原理，設(shè)計(jì)了基于數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812的全數(shù)字三相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正弦波細(xì)分驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 首先，本文從三相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型出發(fā)，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行了研究，分析了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)均勻旋轉(zhuǎn)的工作機(jī)理。然后分析了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性及細(xì)分控制的必要性，進(jìn)而分析了細(xì)分驅(qū)動(dòng)對(duì)改善步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能的作用，并針對(duì)細(xì)分運(yùn)行的一些不足之處，提出了均勻細(xì)分恒轉(zhuǎn)矩控制的方案。理論分析表明，在混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組中通以互差120°的正弦波電流時(shí)，可得到類似同步機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性，使電動(dòng)機(jī)均勻旋轉(zhuǎn)。 本系統(tǒng)硬件電路以TMS320F2812為核心，采用正弦波細(xì)分和電流跟蹤型脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)實(shí)現(xiàn)三相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的細(xì)分控制，使三相定子繞組電流嚴(yán)格跟蹤電流給定信號(hào)變化。應(yīng)用IR公司的IR2130集成驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，節(jié)省了板上空間，減小了裝置體積。同時(shí)從裝置可靠性出發(fā)，設(shè)計(jì)了一套安全可靠的硬件保護(hù)電路。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的三相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正弦波細(xì)分驅(qū)動(dòng)器具有優(yōu)良的控制性能。細(xì)分運(yùn)行時(shí)減弱了混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的低速振動(dòng)和噪聲，使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，并改善了其低頻運(yùn)行性能。
標(biāo)簽： DSP 三相混合式 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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