礦井高壓電網(wǎng)多以6KV 供電為主，高壓防爆開關(guān)成為了井下供電系統(tǒng)的最為關(guān)鍵的設(shè)備之一。近年來，由于煤礦開采中因電氣保護(hù)失控而引發(fā)事故的增長，國家對井下供電系統(tǒng)的可靠性、安全性的要求越來越高，因而采用現(xiàn)代化新技術(shù)對礦井下高壓控制設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造和創(chuàng)新被提到了一個重要的高度。隨著微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，以單片機(jī)為核心的高壓開關(guān)智能綜合保護(hù)技術(shù)，能夠較好地完成對多路信號進(jìn)行處理，增強(qiáng)和增加了保護(hù)的功能，其應(yīng)用對于提高供電質(zhì)量、保證人身安全、完善電網(wǎng)保護(hù)都具有很重要的現(xiàn)實意義。本文設(shè)計了一個雙CPU 的保護(hù)控制系統(tǒng)，雙CPU 結(jié)構(gòu)就是采用16 位DSP(Digital SignalProcessing)芯片TMS320LF2407A 和增強(qiáng)型51 單片機(jī)STC89C58RD+進(jìn)行分工合作并行處理，前者作為從CPU 完成各種保護(hù)功能，后者作為主CPU 完成參數(shù)的整定、顯示、數(shù)據(jù)下放以及PROFIBUS 通訊擴(kuò)展。既能充分利用DSP 的高速數(shù)據(jù)處理性能，提高保護(hù)動作特性； 同時，在不影響數(shù)據(jù)處理的情況下又?jǐn)U展了人機(jī)界面和總線通訊功能。 本文從理論上分析了礦井高壓電網(wǎng)中性點不接地系統(tǒng)的主要故障的電氣特征，并有針對性地提出了零序電流方向型選擇性漏電保護(hù)、相敏短路保護(hù)和絕緣監(jiān)視保護(hù)，然后分析了采樣原理和算法，確定了同步交流采樣和全波傅立葉算法相結(jié)合的采樣計算方法。此外，針對系統(tǒng)可能遇到的各種干擾，在硬件、軟件兩方面進(jìn)行了抗干擾設(shè)計。最后通過試驗數(shù)據(jù)驗證了系統(tǒng)對線路故障具有可靠的動作特性。 該保護(hù)控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定、動作可靠，簡單的按鍵操作和醒目的液晶顯示給工作人員帶來了極大方便，實現(xiàn)了檢測、保護(hù)、控制和通訊的一體化。 本課題是圍繞著天津市科技攻關(guān)立項項目“礦用高壓隔爆開關(guān)智能控制系統(tǒng)的開發(fā)”來進(jìn)行地研究。
標(biāo)簽： 開關(guān) 保護(hù) 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-11
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近年來，由于能源危機(jī)和環(huán)境污染，世界各國均在投巨資發(fā)展燃料電池汽車。雙向DC/DC變換器作為燃料電池汽車的中重要部件，需要隨著行駛狀態(tài)的改變，頻繁地切換其工作狀態(tài)，其動態(tài)性能好壞，直接決定汽車動力系統(tǒng)的響應(yīng)速度。本文主要致力于對DC/DC變換器在不同控制策略下的動態(tài)性能進(jìn)行研究，并在保證其穩(wěn)態(tài)性能的前提下提高系統(tǒng)動態(tài)性能。 本文首先研究了線性控制策略下DC/DC變換器的動態(tài)性能。介紹了閉環(huán)控制系統(tǒng)在頻域和時域的動態(tài)性能指標(biāo)以及二者之間的關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)受到外部干擾較小時，采用頻域分析方法，對Buck和Boost變換器進(jìn)行了小信號建模，并對其在不同線性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)控制作用下的動態(tài)性能進(jìn)行對比分析。當(dāng)系統(tǒng)受到較大干擾時，采用時域分析方法，文中介紹了DC/DC變換器大信號建模方法，并對PID參數(shù)在工程上整定方法加以分析。 DC/DC變換器是一非線性系統(tǒng)，應(yīng)用線性控制策略不可避免地存在一定局限性—動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能之間的矛盾。針對這一問題，引入了模糊—PI控制，將其應(yīng)用于DC/DC變換器，以在保持系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能不變的前提下，提高其動態(tài)性能。以Buck DC/DC變換器為例，詳細(xì)介紹了模糊-PI控制器的設(shè)計過程，并對設(shè)計的閉環(huán)控制系統(tǒng)用MATLAB進(jìn)行建模與仿真。最后，通過實驗對比驗證了模糊—PI控制的有效性。 和線性控制策略相比，模糊—PI控制在一定程度上提高了系統(tǒng)的動態(tài)性能，但效果有限。本文引入了另一種非線性控制策略——滑模控制策略。滑模控制策略是目前動態(tài)性能最好的控制策略之一，可以極佳地發(fā)揮系統(tǒng)的硬件潛能。 本文首先介紹了滑模控制相關(guān)知識，推導(dǎo)了其應(yīng)用于Buck和Boost變換器的理論基礎(chǔ)。設(shè)計出針對不同被控對象和工作狀態(tài)的控制策略，對每種控制策略通過仿真分析驗證其有效性。就滑模控制存在的靜差問題、抖振問題和變頻問題均提出了行之有效的解決方案。快速響應(yīng)特性
上傳時間： 2013-08-01
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隨著自動化技術(shù)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，照明用電占人類總發(fā)電量的比重也越來越大，對電子鎮(zhèn)流器的要求也越來越高，即功率因數(shù)高低的要求更加明確，功率因數(shù)高低已成為綜合衡量整流設(shè)備的一個重要指標(biāo)。 本次課題采用功率因數(shù)控制芯片UC3854為核心，設(shè)計了一種較寬電壓輸入范圍、固定電壓輸出的250W的AC/DC變換器。對該變換器所用的有源功率因數(shù)校正（APFC）系統(tǒng)與UC3854芯片的原理和結(jié)構(gòu)做了詳細(xì)的分析與討論，介紹了UC3854的管腳排列及功能。所設(shè)計的以UC3854為核心的有源功率因數(shù)校正器能在90V～220V的寬電壓輸入范圍內(nèi)得到穩(wěn)定的380V直流電壓輸出，并使功率因數(shù)達(dá)到0.99以上。 MATLAB強(qiáng)大的信號分析處理能力對高效地設(shè)計APFC系統(tǒng)及整定各個環(huán)節(jié)的參數(shù)帶來了極大便利。本文同時也采用MATLAB設(shè)計實現(xiàn)了一個有源功率因數(shù)校正器的仿真，用SIMULINK已有模塊模擬了UC3854的控制過程，給出了仿真電路和波形。 本文創(chuàng)新性的將系統(tǒng)工程引入APFC電路中，將系統(tǒng)工程中的建模分析和狀態(tài)空間法應(yīng)用到此次設(shè)計的系統(tǒng)中，使得此次工程設(shè)計提升到了抽象的數(shù)學(xué)概念上。用數(shù)學(xué)模型可以表達(dá)出主電路的工作原理，從狀態(tài)空間法中找出了改變系統(tǒng)動態(tài)性能的相應(yīng)參數(shù)，為此類電路的設(shè)計提供了理論依據(jù)。
標(biāo)簽： 有源功率因數(shù) 校正技術(shù)
上傳時間： 2013-05-24
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無功補(bǔ)償對于現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運(yùn)行與穩(wěn)定性來說是必不可少的。靜止無功發(fā)生器(SVG)經(jīng)過了三十多年的發(fā)展,已經(jīng)在無功補(bǔ)償技術(shù)上得到廣泛的應(yīng)用。它具備優(yōu)越的動態(tài)性能,可以大大提高電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性,進(jìn)而提高電力系統(tǒng)的輸電能力。在我國,充分發(fā)揮SVG的作用,顯得尤為迫切。 本文論述了SVG的發(fā)展概況,研究了SVG的工作原理,對大容量的主電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較分析,并在此基礎(chǔ)上建立了SVG的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型和標(biāo)幺值數(shù)學(xué)模型。然后,闡述了瞬時無功功率理論,給出了無功電流檢測的具體算法,并利用MATLAB仿真軟件對該算法進(jìn)行了仿真實現(xiàn)。接下來研究比較了SVG的兩種傳統(tǒng)控制策略,介紹了幾種PWM觸發(fā)技術(shù),其中著重研究了空間矢量PWM(SVPWM)的算法。利用MATLAB仿真軟件對基于傳統(tǒng)電流間接閉環(huán)控制算法的SVG進(jìn)行了系統(tǒng)級仿真實現(xiàn),在與電流直接控制的SVG仿真結(jié)果做對比后,指出各自的補(bǔ)償特點。文章重點在結(jié)合以上算法各自的優(yōu)缺點、電網(wǎng)本身的大擾動和電力系統(tǒng)對SVG控制性能的嚴(yán)格要求后,給出了一種新型電壓電流雙閉環(huán)的控制方法。其中電流內(nèi)環(huán)采用瞬時無功電流的PI反饋控制,PI值根據(jù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型中iq△δ的比例關(guān)系,采用了齊格勒-尼柯爾斯法則進(jìn)行整定；而電壓外環(huán)則采用系統(tǒng)動態(tài)電壓的智能遺傳PI反饋控制,利用智能遺傳算法對PI值進(jìn)行整定。用MATLAB/SIMULINK分別對兩個環(huán)節(jié)的控制算法進(jìn)行了仿真,并針對外環(huán)控制器的遺傳PI算法,與PI算法的仿真結(jié)果做了對比,證明了遺傳PI的優(yōu)越性,為基于雙閉環(huán)控制的SVG系統(tǒng)級仿真打下了基礎(chǔ)。最后,文章利用MATLAB/SIMULINK/PSB對新型電壓電流雙閉環(huán)系統(tǒng)的SVG進(jìn)行了仿真實現(xiàn),并對在電網(wǎng)不同情況下的補(bǔ)償效果與傳統(tǒng)電流間接控制的SVG進(jìn)行了分析與比較。仿真結(jié)果表明該控制方式具有更好的動態(tài)性能。
標(biāo)簽： 無功發(fā)生器 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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貴州電解鋁廠供電四車間廠房內(nèi)變壓器、整流柜、電容等設(shè)備種類繁多,同系列設(shè)備安放距離跨度較大.這些電力電子器件長期運(yùn)行導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部某些連接點絕緣介質(zhì)老化,甚至脫落.這種現(xiàn)象單憑肉眼很難觀察,該廠對此問題的解決方法為:技術(shù)工人攜帶小型紅外探測儀定期采集上述器件的某些連接點,從紅外圖像數(shù)據(jù)得出溫度數(shù)據(jù)以此判斷器件工作是否處于良好狀態(tài).由于人為因素,工人不一定能全部獲取所有連接點數(shù)據(jù).可見,此方法費(fèi)時費(fèi)力,還存在隱患. 針對現(xiàn)行探測方法存在的弊端,依托"中鋁貴州分公司電解鋁廠整流所安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)"項目,利用一臺直線行走的智能小車停靠在已選擇的定位點處監(jiān)測車間的電器設(shè)備,因此這就涉及到了監(jiān)控小車的精準(zhǔn)定位問題.本文以卞位機(jī)智能監(jiān)控小車為研究對象,采用模糊PID控制技術(shù)對PLC發(fā)出的脈沖頻率進(jìn)行自動調(diào)節(jié),依據(jù)脈沖頻率誤差E和誤差變化率EC的變化對PID控制的參數(shù)進(jìn)行自整定,實現(xiàn)對小車速度的模糊控制,從而實現(xiàn)了小車的精準(zhǔn)定位,為上位機(jī)的監(jiān)控工作做好了準(zhǔn)備. 論文第一章介紹了電解鋁廠供電車間的供電情況,分析了小車定位精準(zhǔn)的重要性,介紹了本文的研究內(nèi)容.第二章對小車主要結(jié)構(gòu)的硬件設(shè)計作了介紹.第三章論述了小車的運(yùn)動控制,從分析步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性和數(shù)學(xué)模型入手,介紹了小車的啟停控制和運(yùn)動中的測速.第四章論述了小車的精準(zhǔn)定位方法,介紹了模糊PID控制器設(shè)計,重點介紹了模糊PID控制算法的程序設(shè)計.第五章列舉了實際運(yùn)行調(diào)試中出現(xiàn)的幾種問題,介紹了相應(yīng)的控制方法加以克服.第六章對論文進(jìn)行了總結(jié).
標(biāo)簽： 直線 智能監(jiān)控 定位
上傳時間： 2013-04-24
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本課題為電流型高電壓隔離電源，它是基于交流電流母線的分布式系統(tǒng)，能夠整定短路電流，適應(yīng)高電壓工作環(huán)境的隔離電源。本論文介紹了該課題的應(yīng)用場合，簡要介紹了分布式系統(tǒng)的種類及各自優(yōu)勢，以及已有的電流型副邊穩(wěn)壓電路相關(guān)的研究成果，并在此基礎(chǔ)上提出了本課題的研究目標(biāo)。 本篇論文主要針對課題方案的三個方面進(jìn)行論述，分別闡述如下： 一，母線電流產(chǎn)生系統(tǒng)與電流型副邊開關(guān)電路的匹配問題，包括各部分電路的功能介紹、電流型副邊開關(guān)電路的小信號等效電路的建模、高電壓隔離變壓器及磁元件的選擇； 二，模塊體積小型化有利于高壓部件的設(shè)計安裝和EMS防護(hù)。為了省去體積較大的輔助電源部分，本課題采用了副邊電路自供電的方式。在低壓自供電方式下，利用比較器、TLA31等器件產(chǎn)生多路同步三角波以及開關(guān)驅(qū)動PWM脈沖。對自供電方式下的三角波振蕩器進(jìn)行比較，并對三角波振蕩器電路模塊進(jìn)行了建模以及系統(tǒng)反饋補(bǔ)償； 三，在本方案中實現(xiàn)了電流源拓?fù)涞耐秸骷夹g(shù)，利用PMOS管替代續(xù)流二極管，減小了電路的損耗、散熱器的使用以及模塊的體積。 本篇論文對本課題設(shè)計的核心部分進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹和分析，具體的參數(shù)計算方法也一一列出。最終，論文以研究目標(biāo)為方向，通過一系列的改進(jìn)措施，基本實現(xiàn)了課題要求。
標(biāo)簽： 電流型 高電壓 隔離開關(guān)
上傳時間： 2013-06-24
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在實際應(yīng)用中，對永磁同步電機(jī)控制精度的要求越來越高。尤其是在機(jī)器人、航空航天、精密電子儀器等對電機(jī)性能要求較高的領(lǐng)域，系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和魯棒性能好壞成為決定永磁同步電機(jī)性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)電機(jī)系統(tǒng)通常采用PID控制，其本質(zhì)上是一種線性控制，若被控對象具有非線性特性或有參變量發(fā)生變化，會使得線性常參數(shù)的PID控制器無法保持設(shè)計時的性能指標(biāo)；在確定PID參數(shù)的過程中，參數(shù)整定值是具有一定局域性的優(yōu)化值，并不是全局最優(yōu)值。實際電機(jī)系統(tǒng)具有非線性、參數(shù)時變及建模過程復(fù)雜等特點，因此常規(guī)PID控制難以從根本上解決動態(tài)品質(zhì)與穩(wěn)態(tài)精度的矛盾。永磁同步電機(jī)是典型的多變量、參數(shù)時變的非線性控制對象。先進(jìn)控制方法(諸如智能控制、優(yōu)化算法等)研究應(yīng)用的發(fā)展與深入，為控制復(fù)雜的永磁同步電機(jī)系統(tǒng)開辟了嶄新的途徑。由于先進(jìn)控制方法擺脫了對控制對象模型的依賴，能夠在處理不精確性和不確定性問題中有可處理性、魯棒性，因而將其引入永磁同步電機(jī)控制已成為一個必然的趨勢。本文根據(jù)系統(tǒng)實現(xiàn)目標(biāo)的不同，選取相應(yīng)的先進(jìn)控制方法，并與PID控制相結(jié)合，對永磁同步電機(jī)各方面性能進(jìn)行有針對性的優(yōu)化，最終使其控制精度得到顯著的提高。為達(dá)到對永磁同步電機(jī)進(jìn)行性能優(yōu)化的研究目的，文中首先探討了正弦波永磁同步電機(jī)和方波永磁同步電機(jī)的運(yùn)行特點及控制機(jī)理，通過建立數(shù)學(xué)模型，對相應(yīng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了整體分析。針對永磁同步電機(jī)非線性、強(qiáng)耦合的特點，設(shè)計了矢量控制方式下的永磁同步電機(jī)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。結(jié)合常規(guī)PID控制，將模糊控制、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工免疫等多種先進(jìn)控制方法應(yīng)用于永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和同步傳動系統(tǒng)的控制器設(shè)計中，以滿足不同控制系統(tǒng)對電機(jī)動、靜態(tài)性能的要求以及對調(diào)速性能或跟隨性能的側(cè)重。實驗結(jié)果表明，采用先進(jìn)控制方法的永磁同步電機(jī)具有較好的動態(tài)性能、抗擾動能力以及較強(qiáng)的魯棒性能；與傳統(tǒng)PID控制相比，系統(tǒng)的控制精度得到了明顯提高。研究結(jié)果驗證了先進(jìn)控制方法應(yīng)用于永磁同步電機(jī)性能優(yōu)化的有效性和實用性。
標(biāo)簽： 先進(jìn)控制 永磁同步電機(jī) 性能優(yōu)化
上傳時間： 2013-04-24
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書名:數(shù)字邏輯電路的ASIC設(shè)計/實用電子電路設(shè)計叢書 作者:（日）小林芳直 著，蔣民 譯，趙寶瑛 校 出版社：科學(xué)出版社 原價：30.00 出版日期：2004-9-1 ISBN：9787030133960 字?jǐn)?shù)：348000 頁數(shù)：293 印次： 版次：1 紙張：膠版紙 開本： 商品標(biāo)識：8901735 編輯推薦 -------------------------------------------------------------------------------- 內(nèi)容提要 -------------------------------------------------------------------------------- 本書是“實用電子電路設(shè)計叢書”之一。本書以實現(xiàn)高速高可靠性的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計為目標(biāo)，以完全同步式電路為基礎(chǔ)，從技術(shù)實現(xiàn)的角度介紹ASIC邏輯電路設(shè)計技術(shù)。內(nèi)容包括：邏輯門電路、邏輯壓縮、組合電路、Johnson計數(shù)器、定序器設(shè)計及應(yīng)用等，并介紹了實現(xiàn)最佳設(shè)計的各種工程設(shè)計方法。 本書可供信息工程、電子工程、微電子技術(shù)、計算技術(shù)、控制工程等領(lǐng)域的高等院校師生及工程技術(shù)人員、研制開發(fā)人員學(xué)習(xí)參考。 目錄 -------------------------------------------------------------------------------- 第1章 ASIC=同步式設(shè)計=更高可靠性設(shè)計方法的實現(xiàn) 1.1 面向高性能系統(tǒng)的設(shè)計 1.2 同步電路的不足 1.3 同步電路設(shè)計 1.4 ASIC機(jī)能設(shè)計方法有待思考的地方 第2章 邏輯門電路詳解 2.1 邏輯門電路的最基本的知識 2.2 加法電路及其構(gòu)成方法 2.3 其他輸入信號為３位的邏輯單元 2.4 復(fù)合邏輯門電路的調(diào)整 第3章 邏輯壓縮與奎恩·麥克拉斯基法 3.1 除去玻色項的方法 3.2 奎恩·麥克拉斯基法 第4章 組合電路設(shè)計 4.1 選擇器、解碼器、編碼器 4.2 比較和運(yùn)算電路的設(shè)計 第5章 計數(shù)器電路的設(shè)計 5.1 計數(shù)器設(shè)計的基礎(chǔ) 5.2 各種各樣的計數(shù)器設(shè)計 5.3 LFSR(M系列發(fā)生器)的設(shè)計 第6章 江遜計數(shù)器 6.1 設(shè)計高可靠性的江遜計數(shù)器 6.2 沖刷順序的組成 第7章 定序器設(shè)計 7.1 定序器電路設(shè)計的基礎(chǔ)知識 7.2 把江遜計數(shù)器制作成狀態(tài)機(jī) 7.3 一比特?zé)嵛粻顟B(tài)機(jī)與江遜狀態(tài)機(jī) 7.4 跳躍動作的設(shè)計 第8章 定序器的高可靠化技術(shù) 8.1 高可靠性定序器概述 8.2 關(guān)注高可靠性江遜狀態(tài)機(jī) 第9章 定序器的應(yīng)用設(shè)計 9.1 軟件處理與硬件處理 9.2 自動扶梯的設(shè)計 9.3 信號機(jī)的設(shè)計 9.4 數(shù)碼存錢箱的設(shè)計 9.5 數(shù)字鎖相環(huán)的設(shè)計 第10章 實現(xiàn)最佳設(shè)計的方法 10.1 如何杜絕運(yùn)行錯誤的產(chǎn)生 10.2 16位乘法器的電路整定 10.3 冒泡分類器（bubble sorter）的電路設(shè)定 參考文獻(xiàn)
標(biāo)簽： ASIC 數(shù)字邏輯電路
上傳時間： 2013-06-15
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隨著電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)、控制理論及永磁材料等技術(shù)的快速發(fā)展，以永磁同步電機(jī)作為控制對象的傳動領(lǐng)域得到了越來越廣泛的關(guān)注，隨著FPGA的技術(shù)的普及和廣泛應(yīng)用，使得各種先進(jìn)的控制算法得以實現(xiàn)，于是數(shù)字化、智能化的永磁交流控制器成為必然的發(fā)展趨勢和當(dāng)前的研究熱點。本文的主要工作就是圍繞數(shù)字化的永磁同步電機(jī)控制器研究來展開。首先深入研究了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)建模方法及電機(jī)控制策略問題。在對永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，在PSIM仿真軟件中建立了永磁同步電機(jī)的電機(jī)模型，提出了一種永磁同步電機(jī)傳統(tǒng)控制系統(tǒng)仿真建模的新方法。其次對常用的數(shù)字脈寬調(diào)制方法進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)，并對滑模控制理論和矢量控制進(jìn)行了深入的研究分析，將滑模變結(jié)構(gòu)控制應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)中，改善了傳統(tǒng)PI控制器參數(shù)整定繁瑣、系統(tǒng)魯棒性差的缺點，仿真結(jié)果驗證了該系統(tǒng)設(shè)計方案的優(yōu)越性。最后在永磁同步電機(jī)建模仿真的基礎(chǔ)上，根據(jù)永磁同步電機(jī)控制器的設(shè)計要求及FPGA的特點，提出永磁同步電機(jī)控制器的的設(shè)計方案。按照FPGA模塊化設(shè)計思想，將整個系統(tǒng)進(jìn)行了合理的劃分，分別對SVPWM、Park變換、SMC、反饋速度測量等重要模塊的FPGA硬件實現(xiàn)算法進(jìn)行了深入的研究。各模塊在Modelsim平臺上完成功能仿真后并下載到Spartan-3E開發(fā)板上完成硬件驗證，驗證結(jié)果表明：永磁同步電機(jī)在低速和高速時都能穩(wěn)定運(yùn)行，從而證實了本設(shè)計方案的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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基于微處理器的數(shù)字PID控制器改變了傳統(tǒng)模擬PID控制器參數(shù)整定不靈活的問題。但是常規(guī)微處理器容易在環(huán)境惡劣的情況下出現(xiàn)程序跑飛的問題，如果實現(xiàn)PID軟算法的微處理器因為強(qiáng)干擾或其他原因而出現(xiàn)故障，會引起輸出值的大幅度變化或停止響應(yīng)。而FPGA的應(yīng)用可以從本質(zhì)上解決這個問題。因此，利用FPGA開發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)智能控制器算法的芯片化，使之能夠廣泛的用于各種場合，具有很大的應(yīng)用意義。 首先分析FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點，總結(jié)FPGA設(shè)計技術(shù)及開發(fā)流程，指出實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，降低設(shè)計難度，是擴(kuò)展設(shè)計功能、提高芯片性能和產(chǎn)品性價比的關(guān)鍵。控制系統(tǒng)由四個模塊組成，主要包括核心控制器模塊、輸入輸出模塊以及人機(jī)接口。其中控制器部分為系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。在分析FPGA設(shè)計結(jié)構(gòu)類型和特點的基礎(chǔ)上，提出一種基于FPGA改進(jìn)型并行結(jié)構(gòu)的PID溫度控制器設(shè)計方法。在PID算法與FPGA的運(yùn)算器邏輯映像過程中，采用將補(bǔ)碼的加法器代替減法器設(shè)計，增加整數(shù)運(yùn)算結(jié)果的位擴(kuò)展處理，進(jìn)行不同數(shù)據(jù)類型的整數(shù)歸一化等不同角度的處理方法融合為一體，可以有效地減少邏輯運(yùn)算部件。應(yīng)用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語言相結(jié)合設(shè)計實現(xiàn)了PID控制器，用Modelsim仿真驗證了設(shè)計結(jié)果的正確性，用Synplify Pro進(jìn)行電路綜合，在Quaitus Ⅱ軟件中實現(xiàn)布局布線，最后生成FPGA的編程文件。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，論文設(shè)計完成了12位模數(shù)AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)顯示器、按鍵等相關(guān)外圍接口電路。 將一階、純滯后、大慣性電阻爐溫作為控制對象，以EP1C3T144 FPGA為核心，構(gòu)建PID控制系統(tǒng)。在采用Pt100溫度傳感器、分辨率為2℃、最大溫度控制范圍0～400℃的條件下，實驗結(jié)果表明，達(dá)到無超調(diào)的穩(wěn)定控制要求，為降低FPGA實現(xiàn)PID控制器的設(shè)計難度提供了有效的方法。
上傳時間： 2013-06-13
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