刀具狀態的精確監測是保證金屬切削加工過程順利進行的關鍵,因此研制準確、可靠且成本低廉的刀具狀態監測系統一直是研究人員所追求的目標。在眾多刀具狀態監測方法中,聲發射監測技術,以其信號直接來源于切削區,具有靈敏度高、響應快,能有效避開低頻干擾等優點,非常適用于刀具狀態監測。 圍繞如何獲取高信噪比的刀具狀態信號特征,擬結合嵌入式技術,構建準確、穩定、低成本的實時刀具狀態監測與辨識系統。給出了基于ARM& WinCE平臺的刀具狀態監測系統數據處理平臺軟硬件初步解決方案。作為課題的前期研究本文主要進行了以下工作: (1)分析了聲發射信號與刀具磨損狀態的相關性,驗證了利用聲發射信號進行刀具狀態監測的可行性; (2)確定刀具狀態監測系統的整體方案,包括系統整體架構、軟硬件設計方案。ARM& WinCE構成本系統的數據處理與顯示平臺,EVC為圖形界面應用程序開發工具; (3)構建了數據處理與顯示平臺。選用MagicARM2410實驗開發平臺,簡化了硬件設計;根據系統的功能需求,進行ARM平臺的接口設計、操作系統和必要的驅動程序的剪裁及移植; (4)完成了數據處理與顯示應用軟件設計。系統軟件包括界面模塊、數據管理模塊、數據處理模塊、圖形及結果顯示模塊、參數設置模塊等,其中數據處理模塊主要包括小波消噪、小波包分解特征提取等算法; (5)實現了ARM& WinCE平臺與PC機的實時可靠通訊。
上傳時間: 2013-04-24
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本文簡單介紹了脈沖式激光測距原理、相位式激光測距的原理及相位測量技術。根據課題的要求,給出了電路系統設計方案,選擇了合適測相系統電路參數,分析了調制波的噪聲對系統的影響,計算出能滿足系統精度要求的最低信噪比,對偶然誤差、信號變化幅度大小、零點漂移和電路的相位延遲等原因引起的測量誤差,提出了具體的解決措施,這些措施提高了數字檢相電路的測相精度和穩定性。 根據電路系統設計方案,著重對混頻電路、整形電路和自動數字檢相電路進行了較為深入的分析與討論,其中自動數字檢相電路采用大規模可編程邏輯器件FPGA實現。 文中述敘了利用FPGA實現自動數字檢相的原理及方法步驟,分析了FPGA實現鑒相功能的可靠性。根據設計要求,選擇合適的FPGA邏輯器件和配置器件,使用QuartusⅡ軟件開發可編程邏輯器件及VHDL編程,給出了用QuartusⅡ軟件進行數字檢相測量的系統仿真結果和混頻電路、比較電路、數字檢相電路的實驗結果,對在沒有零角度位置標志信號和沒有允許計數標志信號條件下的實驗結果的精度進行了分析。根據誤差結果分析,提出了下一步研究改進的措施和思路。
上傳時間: 2013-07-25
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顯示技術被定義為新世紀世界朝陽產業之一。幾十年來,LED顯示技術成為一項使用最廣泛和最普及的技術,由于其極高的性價比、高亮度、主動發光等特性,使得LED構成的大屏幕已經被廣泛的應用于車站、碼頭、廣場等各種場合以及各企事業單位,成為各單位、部門很好的信息發布與交流工具。傳統的顯示技術以簡單的8位或者16位單片微控制器為核心,其運算速度、內存容量、存儲空間和通訊方式等方面存在著很大的局限性,很難實現高難度圖文動態特技顯示和高灰度級顯示,并且無法滿足信息容量大和處理速度很高的場所。 本文在分析LED顯示控制原理、灰度級實現以及彩色顯示實現原理的基礎上,制定了ARM+FPGA的LED點陣顯示控制方案,采用三星公司S3C2410芯片上的LCD顯示接口,設計了顯示數據重組、非線性占空比γ反校正等邏輯,結合FPGA技術實現了高性能的LED點陣顯示控制;同時研究了嵌入式Linux操作系統,在實驗基礎上詳細論述基于Linux操作系統的幀緩存設備模塊加載模式下的控制技術,并開發基于ARM平臺的LED顯示屏播放以及管理應用程序。 本文的創新之處在于提出并系統研究了改善LED顯示效果的數據重組技術以及非線性占空比下的γ反校正技術,并通過軟硬件調試系統達到預期顯示效果。
上傳時間: 2013-04-24
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超聲波電機(Ultrasonic motors,簡稱USM)是一種全新原理的直接驅動電機,它利用壓電陶瓷逆壓電效應激發的超聲振動作為驅動力,通過定轉子間的摩擦力來驅動轉子運動。與傳統的電磁電機相比,它具有低速大轉矩、無電磁干擾、動作響應快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性,在非連續運動領域、精密控制領域比傳統的電磁電機性能優越得多。超聲波電機在工業控制系統、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設備、智能機器人等領域有廣闊的應用前景,近年來倍受科技界和工業界的重視,成為當前機電控制領域的一個研究熱點。 本文主要以行波型超聲波電機的驅動控制技術為研究對象,引入嵌入式系統理念,設計并制作了超聲波電機的驅動控制系統,并對超聲波電機的速度與定位控制做了深入的研究。本文主要研究內容及成果如下: 介紹了超聲波電機的工作原理、特點及其應用前景,總結了國內外超聲波電機驅動控制技術的發展歷史和研究現狀,以及今后我國超聲波電機驅動控制技術的發展方向,明確了本文的研究內容。 結合嵌入式系統特點及其開發方法,詳細介紹了超聲波電機嵌入式驅動控制系統的硬件和軟件設計過程,并總結了硬件、軟件的調試過程。最后,對所設計系統性能進行了實驗測試和數據分析。 采用DDS技術解決超聲波電機所需要的高頻驅動電源和數字控制的問題。本文設計的以ARM控制器為核心,頻率、相位、幅值均可調的雙通道信號發生器,具有頻率和相位差控制精度高的特點。 本文介紹了速度與位置的常用控制策略。設計并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系統。速度控制采用增量式PID調節,其控制策略簡單、易行,通過實驗選擇合適的參數能適應一般的控制精度要求。定位控制則采用模糊PID控制策略,該策略將模糊控制不需要精確的數學模型、收斂速度快的特點與PID簡單易行、能消除穩態誤差的優點相結合,改善了模糊控制器穩態性能,使電機定位控制精度達到0.0880。
上傳時間: 2013-07-16
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隨著生物工程及醫學影像學的發展,磁共振成像在醫學診斷學方面發揮著越來越重要的角色。磁場的均勻性是大型醫療設備——核磁共振(MRI)成像的理論基礎,是評價該設備的一個重要的技術參數,磁場的均勻性分析也是電磁場理論分析的一個重要方向。良好、穩定的磁場均勻性對核磁共振圖像的信噪比(SNR)的提高有重要的意義,同時也是飽和壓脂序列實現的唯一條件。 該課題的主要內容是在介紹磁共振成像原理與磁共振超導磁體的超導勻場線圈的形狀及位置的基礎上,分析各個線圈中電流的大小與空間某點磁場強度的關系。同時借鑒磁共振成像原理,設計輔助測量水膜,對空間某一特定半徑的球體腔內各點的磁場強度進行自動化測量。在當前使用的被動式勻場的基礎上,利用分析軟件,對線圈的選擇及電流的大小進行計算與優化。實驗結果表明效果良好,磁場均勻度有很大的改善。 采用的主要方法是利用磁共振成像原理及傅里葉轉化技術去設計一種精確、方便、快捷的勻場方法。通過計算機模擬及有限元分析的方法進行計算、優化,最終得到理想的磁場均勻度。 良好的磁場均勻性是磁共振成像的基礎,是飽和壓脂序列(FATSAT)、平面回波成像(EPI)、彌散成像、頻譜分析等一系列近幾年新出現的先進序列實現的前提條件。從而為臨床醫學提供了一種先進的檢查手段,為疾病診治的及時性、準確性、可靠性及病灶確切位置的判斷都提供了基礎。 該文所介紹的磁場均勻性測量、分析方法以及在此基礎上設計的勻場計算分析軟件已在多臺磁共振安裝調試過程中得到應用,達到了預期的目的,能夠滿足現場調試的要求。該方法對于今后超導磁體磁共振的磁場均勻性調試,及在醫學影像學方面的發展有很好的應用價值。該項技術在該領域的推廣必然會提高磁場均勻性的精度,推動醫學影像學及臨床診斷學的發展。并能帶來良好的社會效益及經濟效益,具有關闊的應用前景。
上傳時間: 2013-04-24
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本論文圍繞大容量汽輪發電機的進相運行展開了研究工作。全文共分七章。第一章首先闡述了發電機進相運行的重要性和迫切性,對國內外相關方面的研究概況作了較為系統全面的綜述,并對本論文的研究內容作了簡單介紹。第二章給出了低頻三維渦流電磁場的復邊值問題,并介紹了復矢量場的一些理論基礎。然后分別利用伴隨算子和伴隨場函數(廣義相互作用原理)、最小作用原理和拉格朗日乘子法(廣義變分原理),建立了低頻三維渦流電磁場中非自伴算子問題的變分描述。上述三種方法所得的結果與Galerkin法的結果完全一致。第三章介紹了圓柱坐標系下基于拱形體單元的三維穩態溫度場有限元計算模型,并將變分法的結果與Galerkin法的結果進行了對比。第四章建立了汽輪發電機端部三維行波渦流電磁場的數學模型,在渦流控制方程中引入了罰函數項以使庫倫規范自動滿足,并應用廣義相互作用原理導出了對應的泛函變分及其有限元計算格式。然后對多臺大容量汽輪發電機端部的渦流電磁場進行了實例計算,并分析了罰函數項對數值解穩定性的影響以及影響端部電磁場的各種因素。第五章建立了大型汽輪發電機端部三維溫度場的有限元計算模型,并應用傳熱學理論研究了散熱系數、等效熱傳導系數等問題。然后求解了QFSS-300-2型汽輪發電機端部大壓圈上的三維溫度場分布,并與兩臺機組多種工況下的實測數據進行了對比。第六章介紹了二維穩態溫度場的邊值問題及其等價變分,導出了其有限元計算格式。然后求解了QFQS-200-2型汽輪發電機端部壓圈上的溫度分布,并與實測數據進行了對比。第七章首先定性研究了汽輪發電機從遲相運行到進相運行過程中不同區域上磁場強度的變化規律。然后介紹了發電機變參數數學模型,結合實測數據以及最小二乘回歸分析計算了發電機穩態運行時的相關電氣參數,并分析了發電機各物理量之間的相互關系。隨后分析了不同工況下發電機端部結構件上的渦流損耗及溫升的變化趨勢。最后,利用發電機變參數模型給出了發電機的飽和功角特性、靜穩極限以及運行極限圖。
上傳時間: 2013-07-10
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單相交流串勵電動機由于啟動轉矩大、轉速高、體積小等一系列的特點,在電動工具、家用電器,尤其是小家電和吸塵器上獲得了十分廣泛的應用。論文對單相交流串勵電動機的發熱和振動特性進行研究。 在第二章,通過討論電機的發熱理論及其影響因素,結合實際建立了數學模型,推導得出一個工程上比較實用的公式,用來計算馬達堵轉時的溫升,還編寫了一個電腦程序來仿真計算馬達堵轉時的溫升。 在第三章,討論了電機轉子和支撐組成的振動系統在多自由度和各種情況下的振動。應用杜哈梅積分式和傅立葉分析法將機械振動和電磁干擾聯系起來,將機械振動問題轉化為二階電路的問題來進行處理。并且提出觀點:1.先測量出機械振動的頻譜圖或電磁噪音的Db-Freq頻譜圖,再用反傅立葉分解的方法將它們合成,得到周期性的激勵的形狀。2.由激勵(力信號或電信號)所產生的波在弦內進行傳播,信號經過衰減,輻射,在邊界處反射,然后跟下一列波迭加,直到成為穩定的干擾信號。 在第四章,對樣機進行測試,并和電腦仿真結果進行了比較。結果表明二者的偏差在2.5%以內。
上傳時間: 2013-07-31
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高溫超導(High Temperature Superconductor,HTS)磁陰電動機與傳統磁陰電動機相比,能夠以更小的體積和重量實現更大的輸出功率、更高的功率因數和效率.國外有關超導磁阻電動機的研究目前還處于初級階段,國內在這一領域更為滯后.論文以普通磁阻電動機的電磁關系為基礎,結合超導材料特殊的電磁特性,初步提出了超導磁阻電動機電磁設計的一般原則;并嘗試進行了一臺額定功率為150W的內反應式HTS磁阻電動機的電磁設計.論文以實際設計的一臺內反應式HTS磁阻電動機樣機作為分析實例,基于第二類超導體臨界態Kim模型和電磁場的有限元方法,提出了一般HTS磁阻電動機的內部磁場及交、直軸同步電抗的分析與計算方法.并在此基礎上進一步研究了如何借助HTS磁阻電動機的電抗曲線分析HTS磁阻電動機的穩態工作特性.論文對常規磁阻電動機與HTS磁阻電動機進行了比較.計算結果表明,在電機尺寸、結構不變的前提下,超導磁阻電動機比常規磁阻電動機明顯地提高了電機X/X值,因而以更小的尺寸獲得了更大的輸出轉矩、更高的效率和功率因數,同時電機的穩定運行區間也有所增大.計算結果還表明,采用抗磁性更強的YBCO塊材作為交軸阻磁介質,能夠保證轉子在獲得較大的直、交軸磁阻差異的同時不必犧牲較大的極孤系數和氣隙寬度,從而氣隙磁密有較好的波形,電機具有較好的同步性能.論文也對幾種具有相同定子但轉子結構不同的HTS磁阻電動機做了比較,比較結果顯示,ALA式HTS磁阻電動機比內反應式HTS磁阻電動機具有更大的輸出轉矩;當輸出功率較大時,ALA結構的HTS磁阻電動機還比內反應結構具有更好的穩態工作特性.另外發現,thin-zebra ALA式HTS磁阻電動機的同步性能比thick-zebra ALA式HTS磁阻電動機更好.在進行內反應式HTS磁阻電動機的設計時,內反應槽既要盡量阻隔交軸磁通,又要分布的比較均勻,這樣才能既獲得足夠的直、交軸同步電抗比,又削弱轉矩脈動,從而最終改善電機的同步性能.
上傳時間: 2013-04-24
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橫向磁通電機是近些年來出現的一種新型結構的電機,由于其轉矩密度和功率密度大的優點受到了廣泛的關注,但我國對該種電機的研究尚處于起步階段。 本課題是國家863計劃項目——“新型稀土永磁電機設計與集成技術(課題編號:2002AA324020)”中有關橫向磁通永磁同步電動機的部分。本課題的目標就是要充分發揮橫向磁通電機功率密度和轉矩密度大的優點,克服其功率因數低的缺點,對橫向磁通永磁同步電動機的磁場進行計算、分析,找出功率因數偏低的原因,并提出相應的改進方法和建議。在此基礎上進行樣機的研制,對理論成果進行驗證,并力爭樣機在性能和工藝指標上有所突破,部分指標達到國際領先水平。 本文介紹了橫向磁通永磁電機的特點及運行原理,并按照不同的分類方式介紹了橫向磁通電機的各種結構。三維磁場的有限元計算十分復雜、計算量大,因此傳統電機均采用簡化的二維磁場進行計算。但是橫向磁通電機由于結構特殊,無法采用簡化的二維磁場的計算方法進行分析。因此本文利用ANSYS軟件建立了樣機模型,對樣機進行了三維電磁場分析。在電磁場計算的基礎上,進行了電機空載反電勢,空載漏磁系數,電磁轉矩等相關參數的計算,討論了橫向磁通永磁同步電動機的結構變化對參數的影響。本文特別針對橫向磁通永磁電機功率因數較低這一問題進行了分析,找出了功率因數偏低的原因,提出了相應的改善方法和建議,對橫向磁通電機的理論研究和設計應用分析方法進行了探討。本文利用電磁場計算的結果,完成了電機運行特性仿真,克服了采用傳統磁路等效的方法帶來的誤差。最后,通過與樣機測試結果的對照研究,驗證和完善分析方法,并為進一步獲得性能更加優異的樣機奠定了基礎。
上傳時間: 2013-04-24
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該文研究了兩相逆變器-異步電動機系統的SVPWM控制技術,該系統可以廣泛應用于小功率、寬調速運行的場合.通過對電機基本方程進行Kron變換,建立了系統完整的數學模型.論文在分析國內外兩相逆變器異步電動機的SVPWM控制基礎上,提出四個電壓矢量八個工作空間的SVPWM控制技術,推導了控制參數和計算公式,提出了使電機具有圓形旋轉磁場的調制比優化方案,給出了實施該方案的逆變器功率管的導通順序和逆變器的輸出電壓波形.編制了系統仿真程序,給出SVPWM控制,兩相逆變器-異步電動機系統樣機的電壓、電流、轉速、轉矩仿真波形曲.并與采用其他控制方式,進行仿真結果比較.論證了該文提出的SVPWM控制技術在兩相逆變器-異步電動機系統中明顯地減小了電流諧波、轉矩脈動.論文建立了基于DSP控制器的兩相逆變器-異步電動機系統試驗裝置系統,系統由DSP控制器、控制電路、功率驅動電路、逆變器主電路、異步電動機等組成.完成了各工作區的SVPWM信號的生成,與理論實現一致.
上傳時間: 2013-07-27
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