隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，受其影響的儀器行業(yè)也發(fā)生了巨大的變革，即儀器的手動操作使用改為計算機控制自動測試。隨著自動測試技術(shù)和程控儀器的發(fā)展，除了要求物理硬件接口標準化外，也要求軟件控制標準化。 硬件方面，從20世紀50代自動測試概念建立起，經(jīng)過初期專用接口、半專用接口到20世紀80年代中期才普及推廣開放式標準接口總線，如RS232串行通信接口總線、GPIB通用接口總線、PXI計算機外圍儀器系統(tǒng)總線、VXI塊式儀器系統(tǒng)總線等。 軟件方面，1987年6月頒布的IEEE488．2（程控儀器消息交換協(xié)議）標準首先解決了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面的問題，但仍將大量的器件語義留給設(shè)計者自由定義。1990年4月，國際上九家儀器公司在IEEE488．2基礎(chǔ)上提出了SCPI（Standard Commands for Programmable Instruments程控儀器標準命令），才使程控儀器器件數(shù)據(jù)和命令得到標準化。SCPI的總目標是縮短自動測試系統(tǒng)程序開發(fā)時間，保護儀器制造者和使用者雙方的硬、軟件投資，為儀器控制和數(shù)據(jù)利用提供廣泛兼容的編碼環(huán)境。 儀器接收到SCPI消息后進行響應(yīng)：接收字符串消息、詞法分析、語法分析、中間代碼生成、優(yōu)化和目標代碼生成，語法分析模塊的性能直接影響到程控執(zhí)行效率。為了進一步簡化儀器內(nèi)語法分析模塊、提高程控執(zhí)行效率，本課題提出了在接口電路中加入解析模塊的思想，可將控制器發(fā)送到儀器的SCPI消息即復(fù)雜的ASCII碼字符串轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚亩M制代碼。采用此解析模塊將大大簡化儀器設(shè)計者的軟件工作，既能實現(xiàn)儀器語言標準化又能提高儀器對遠程 控制的響應(yīng)速度，這在研究實驗室內(nèi)的自制儀器時將是很有用的。 儀器接口有很多種，本課題主要討論了RS232和GPIB兩種接口。本設(shè)計中儀器接口板是獨立于儀器的，與儀器單獨使用微處理器，若要與儀器連接實現(xiàn)通信只需在兩微處理器之間進行通信即可，這樣做的目的是：一方面可以不影響儀器的設(shè)計和操作，一方面可以實現(xiàn)接口板的通用性和儀器的可換性。針對于RS232接口為一簡單接口，我先將工作重心放在軟件設(shè)計上，主要考慮怎樣把復(fù)雜的ASCII碼字符串解析為簡單的二進制代碼。針對于GPIB接口，軟件設(shè)計的主要部分已完成，再把工作重心放在硬件設(shè)計上，采用性價比更高的CPID實現(xiàn)GPIB接口芯片NAT9914。為了觀察解析結(jié)果還加入了LCD顯示。本設(shè)計在開發(fā)通用的、低價的儀器接口板方面做了一個有益的嘗試，為進一步的自動測試系統(tǒng)研究打下了基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：儀器；SCPI；RS232接口；GPIB接口；CPLD
上傳時間： 2013-04-24
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隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，辦公樓宇或住宅小區(qū)的用電管理也正逐步走向智能化、網(wǎng)絡(luò)化。論文針對傳統(tǒng)的電表系統(tǒng)具有抗干擾能力差、計量不精確、人工抄表費時費力、功能單一等缺點，提出了一套基于以太網(wǎng)傳輸?shù)娜嚯娏坎杉到y(tǒng)。該系統(tǒng)采用電能計量芯片CS5460A負責(zé)采集電量，AT89S53單片機作為數(shù)據(jù)處理的核心部件，通過SPI總線傳送電流、電壓、有功、無功等實時測量值，并用以太網(wǎng)控制器ENC28J60，實現(xiàn)以太網(wǎng)通信，配合上位機顯示，對電能進行集中管理。 本系統(tǒng)采用電子計量芯片代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械脈沖式電能表，并結(jié)合用電特性，使得電能計量精度大大提高，電量統(tǒng)計也更加精確。電能表輸出的脈沖信號經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)模塊的統(tǒng)計換算之后，通過以太網(wǎng)傳輸給管理計算機，使得傳輸距離大大增加。用電量信息經(jīng)過統(tǒng)計計算存入數(shù)據(jù)庫，可以生成一個用戶用電報表并可打印出來，這樣可有效的把電能計量、收費管理、用電過程管理等功能集于一體。采用以太網(wǎng)總線控制，不僅減少了布線的成本和難度，且利于數(shù)據(jù)在局域網(wǎng)內(nèi)的共享。 本文首先對當前電子式電能表的發(fā)展情況、技術(shù)特點作了一個簡單的概述。其次闡述了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計及系統(tǒng)軟件設(shè)計，并對以太網(wǎng)通信的重要依據(jù)-TCP/IP協(xié)議作了全面的分析，介紹了TCP/IP協(xié)議的四個協(xié)議層：鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層及其具體實現(xiàn)方法，精簡了TCP/IP協(xié)議。最后簡單介紹了上位機上的管理軟件設(shè)計。
上傳時間： 2013-06-09
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船舶自動操舵儀又稱自動舵，用來保持船舶在給定航向或航跡上航行，是船舶操縱的關(guān)鍵設(shè)備。船舶自動舵尚沒有專用的故障診斷系統(tǒng)，當前的維修方法不能滿足快速保障和應(yīng)急保障的需要。本文結(jié)合某型自動舵微機通道故障診斷科研項目，重點論述某型自動舵數(shù)字控制系統(tǒng)的故障診斷設(shè)計與實現(xiàn)，研究了基于模糊推理的船舶自動舵故障診斷專家系統(tǒng)和基于支持向量機的船舶自動舵模擬電路故障診斷方法。 對某型自動舵充分調(diào)研，在了解系統(tǒng)軟、硬件的總體技術(shù)要求和指標的基礎(chǔ)上，建立檢測對象的數(shù)學(xué)模型和物理模型。確定故障檢測的對象特點，為系統(tǒng)故障仿真、參數(shù)辨識做好準備，并為后續(xù)的故障檢測、診斷方法研究提供了參考。 結(jié)合某型自動舵數(shù)字控制系統(tǒng)實際情況，確定其故障診斷系統(tǒng)采用分層遞階結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)底層為基于嵌入式微處理器的信號檢測單元，負責(zé)獲取微機通道的總線控制權(quán)以及信號預(yù)處理；系統(tǒng)中間層為通訊子系統(tǒng)，負責(zé)對底層多個檢測單元信息集中傳送；系統(tǒng)頂層為故障診斷和顯示子系統(tǒng)，負責(zé)對微機通道的信息進行綜合評價，得出最終診斷結(jié)論。 船舶自動舵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)繁雜，很多故障很難用精確的公式將它表示出來，提出了基于模糊推理的船舶自動舵故障診斷專家系統(tǒng)，提高了自動舵故障診斷準確性。該系統(tǒng)將模糊數(shù)學(xué)、模糊診斷原理及專家經(jīng)驗相結(jié)合，采用模糊產(chǎn)生式知識表示法，確定模糊關(guān)系矩陣及語義距離，設(shè)計相關(guān)硬件平臺，實現(xiàn)了船舶自動舵故障診斷模糊專家系統(tǒng)的各個功能模塊。 為解決船舶自動舵模擬電路故障診斷復(fù)雜多樣難于辨識的問題，提出了基于支持向量機的故障診斷方法。該方法通過電路仿真分析，給出了各故障模式下電壓頻率響應(yīng)，提取具有代表性的故障特征，建立了以支持向量機為基礎(chǔ)的模擬電路故障診斷模型。實驗結(jié)果證明，該方法可有效診斷模擬電路中的元件故障，且對于元件容差引起的故障診斷模型的不確定性具有較強的魯棒性，滿足非線性電路的故障診斷要求。
標簽： 自動 故障診斷 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流電源系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題受到越來越多的關(guān)注。傳統(tǒng)的整流環(huán)節(jié)廣泛采用二極管不控整流和晶閘管相控整流電路，向電網(wǎng)注入了大量的諧波及無功，造成了嚴重的污染。提高電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)以及降低輸入電流諧波成為一個研究熱點。功率因數(shù)校正技術(shù)是減小用電設(shè)備對電網(wǎng)造成的諧波污染，提高功率因數(shù)的一項有力措施。本文所做的主要工作包括以下幾部分： 1.分析了單位功率因數(shù)三相橋式整流的工作原理，這種整流拓撲從工作原理上可以分成兩部分：功率因數(shù)補償網(wǎng)絡(luò)和常規(guī)整流網(wǎng)絡(luò)。在此基礎(chǔ)上，為整流電路建立了精確的數(shù)學(xué)模型。 2.這種單位功率因數(shù)三相橋式整流的輸入電感是在額定負載下計算出的，當負載發(fā)生變化時，其功率因數(shù)會降低。針對這種情況，提出了一種新的控制方法。常規(guī)整流網(wǎng)絡(luò)向電網(wǎng)注入的諧波可以由功率因數(shù)補償網(wǎng)絡(luò)進行補償，所以輸入功率因數(shù)相應(yīng)提高。負載消耗的有功由電網(wǎng)提供，補償網(wǎng)絡(luò)既不消耗有功也不提供任何有功。根據(jù)功率平衡理論，可以確定參考補償電流。雙向開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷由滯環(huán)電流控制確定。在這一方法的控制下，雙向開關(guān)工作在高頻下，因此輸入電感值相應(yīng)降低。仿真和實驗結(jié)果都表明：新的控制方法下，負載變化時，輸入電流仍接近于正弦，功率因數(shù)接近1。 3.根據(jù)IEEE-519標準對諧波電流畸變率的要求，為單位功率因數(shù)三相橋式整流提出了另一種控制方法。該方法綜合考慮單次諧波電流畸變率、總諧波畸變率、功率因數(shù)、有功消耗等性能指標，并進行優(yōu)化，推導(dǎo)出最優(yōu)電流補償增益和相移。將三相負載電流通過具有最優(yōu)電流補償增益和相移的電流補償濾波器，得到補償后期望的電網(wǎng)電流，驅(qū)動雙向開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷。仿真和實驗都收到了滿意的效果，使這一整流橋可以工作在較寬的負載范圍內(nèi)。 4.單位功率因數(shù)三相橋式整流中直流側(cè)電容電壓隨負載的波動而波動，為提高其動、靜態(tài)性能，將簡單自適應(yīng)控制應(yīng)用到了直流側(cè)電容電壓的控制中，并提出利用改進的二次型性能指標修改自適應(yīng)參數(shù)的方法，可以在實現(xiàn)對參考模型跟蹤的同時又不使控制增量過大，與常規(guī)的PI型簡單自適應(yīng)控制相比在適應(yīng)律的計算中引入了控制量的增量和狀態(tài)誤差在k及k+1時刻的采樣值。利用該方法為直流側(cè)電壓設(shè)計了控制器，并進行了仿真與實驗研究，結(jié)果表明與PI型適應(yīng)律相比，新的控制器能提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能，負載變化時系統(tǒng)的魯棒性更強。
上傳時間： 2013-06-15
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由于下一代微處理器的工作電壓越來越低，所需電流越來越大，現(xiàn)有的5V、12V輸入的電壓調(diào)節(jié)模塊（VRM）已經(jīng)不能滿足它的要求了，因此把VRM的輸入母線電壓提高到48V是必然的趨勢。這樣做能夠減小輸入電流從而使得母線損耗減小，有利于效率提高，同時可以大大減小輸入濾波器體積。 本課題首先分析了VRM的發(fā)展現(xiàn)狀和常用拓撲，以及未來的發(fā)展趨勢，并在此基礎(chǔ)上介紹了級聯(lián)式流饋推挽DC/DC變換器的概念。接著，具體分析了Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器、雙通道交錯并聯(lián)型Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器的原理和工作過程。再接著，分別介紹了Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器、雙通道交錯并聯(lián)型Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器及其控制同路的建模和設(shè)計方法，并給出設(shè)計實例。最后，分別用這兩種拓撲結(jié)構(gòu)制作了兩臺48V輸入、3．3V/10A輸出的樣機，并對兩者進行了一定的實驗比較研究，以驗證設(shè)計的有效性。
上傳時間： 2013-07-29
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本文致力于可并聯(lián)運行的斬控式單相交流斬波變換器的研究。交交變換技術(shù)作為電力電子技術(shù)一個重要的領(lǐng)域一直得到人們的關(guān)注，但大都將目光投向AC-DC-AC兩級變換上面。AC/AC直接變換具有單級變換、功率密度高、拓撲緊湊簡單、并聯(lián)容易等優(yōu)勢，并且具有較強擴展性，故而在工業(yè)加熱、調(diào)光電源、異步電機啟動、調(diào)速等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。斬控式AC/AC 電壓變換是一種基于自關(guān)斷半導(dǎo)體開關(guān)器件及脈寬調(diào)制控制方式的新型交流調(diào)壓技術(shù)。 本文對全數(shù)字化的斬控式AC/AC 變換做了系統(tǒng)研究，工作內(nèi)容主要有：對交流斬波電路的拓撲及其PWM方式做了詳細的推導(dǎo)，著重對不同拓撲的死區(qū)效應(yīng)進行了分析，并且推導(dǎo)了不同負載情況對電壓控制的影響。重點推導(dǎo)了單相Buck型變換器和Buck-Boost 變換器的拓撲模型，并將單相系統(tǒng)的拓撲開關(guān)模式推導(dǎo)到三相的情況，然后分別對單相、三相的情況進行了Matlab仿真。建立了單相Buck 型拓撲的開關(guān)周期平均意義下的大信號模型和小信號模型，指導(dǎo)控制器的設(shè)計。建立了適合電路工作的基于占空比前饋的電壓瞬時值環(huán)、電壓平均值環(huán)控制策略。在理論分析和仿真驗證的基礎(chǔ)上，建立了一臺基于TMS320F2808數(shù)字信號處理器的實驗樣機，完成樣機調(diào)試，并完成各項性能指標的測試工作。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著國內(nèi)交流伺服電機等硬件技術(shù)逐步成熟，高運算能力的控制芯片與電機控制技術(shù)相結(jié)合，具有高效、節(jié)能和可移植性好等特點，這樣使得交流伺服系統(tǒng)成為現(xiàn)代電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。 本文主要是基于MCU研究和設(shè)計了交流永磁電機位置伺服控制系統(tǒng)。針對三相永磁同步電機的物理方程，通過坐標轉(zhuǎn)換，在d-q旋轉(zhuǎn)坐標系下建立轉(zhuǎn)矩方程，采用Id=0的矢量控制策略，建立一套完整的全數(shù)字交流位置伺服控制系統(tǒng)。 硬件方面，采用的是瑞薩公司專用電機控制Tiny系列芯片M30262F8作為控制芯片，并由三菱公司的第三代IPM模塊PS21564實現(xiàn)功率驅(qū)動，簡化了系統(tǒng)電路，縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。由交流電流傳感器檢測三相定子繞組電流；由增量式磁性編碼器檢測永磁轉(zhuǎn)子位置，并設(shè)計一種比較快速的轉(zhuǎn)子初始檢測方法。 軟件方面，采用結(jié)構(gòu)化語言C和單片機M16C匯編語言混編，實現(xiàn)了單片機初始化、三環(huán)控制、電流跟隨型PWM控制，提高編寫代碼的效率，同時保證系統(tǒng)的實時控制性能；由軟件方式實現(xiàn)經(jīng)典PID控制和簡單模糊控制相結(jié)合構(gòu)成“串聯(lián)校正”閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力。此外，本文對控制策略進行了研究，闡述了模糊PID控制策略；還介紹了SPWM、SVPWM和跟隨型PWM調(diào)制。 實驗結(jié)果表明，本文所設(shè)計的伺服控制系統(tǒng)能實現(xiàn)電機的啟動，調(diào)速和定位等，并能達到系統(tǒng)的性能指標。
標簽： 位置伺服 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
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光伏發(fā)電是集開發(fā)可再生能源、改善生態(tài)環(huán)境于一體的重大課題，有巨大的經(jīng)濟、社會效益和學(xué)術(shù)研究價值。 本文首先介紹了3kW光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)。3kW光伏并網(wǎng)逆變器采用兩級式結(jié)構(gòu)，主電路由前級Boost變換器和后級的單相逆變橋組成。控制部分以DSP(DSP56F803)為核心，實現(xiàn)了光伏陣列最大功率點的跟蹤控制，以及產(chǎn)生與電網(wǎng)壓同頻同相的正弦電流，實現(xiàn)并網(wǎng)的功能。本文重點對逆變器系統(tǒng)的最大功率點跟蹤(MPPT)控制進行研究。 針對基于外特性建立的光伏陣列模型雖然簡單、參數(shù)易解，但精度低的問題，本文建立了基于物理特性的光伏陣列模型，并考慮光照強度、環(huán)境溫度對光伏陣列的影響，模型參數(shù)與實際參數(shù)嚴格對應(yīng)。將幾種最大功率點跟蹤算法應(yīng)用于所建立的光伏陣列模型使用MATLAB進行仿真，分析仿真結(jié)果，比較各種算法的優(yōu)缺點，總結(jié)出每種算法所適用的環(huán)境，并給出了最大功率點跟蹤控制在并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的實現(xiàn)策略。 設(shè)計了適用于額定功率為100W的光伏陣列最大功率點跟蹤的Boost電路，分別給出了利用PIC單片機16F873實現(xiàn)擾動觀察法和增量電導(dǎo)法的程序流程圖，實現(xiàn)了這兩種算法控制下光伏陣列的最大功率點跟蹤，并分析了兩種算法的跟蹤性能。
標簽： 3kW 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時間： 2013-04-24
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可編程邏輯器件使用參考資料。 解答可編程器件使用中的常見問題。 供參考。
標簽： 可編程器件 應(yīng)用技巧
上傳時間： 2013-05-19
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目前，能源危機與環(huán)境污染已經(jīng)備受關(guān)注，被各個國家提上紀事日程。在眾多的新能源中，風(fēng)能以它可再生、清潔、無污染等特點受到人們的青睞。在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)上也從獨立型逐漸向并網(wǎng)型轉(zhuǎn)變，因此并網(wǎng)技術(shù)已成為主流。由于變速恒頻具有發(fā)電量大，對風(fēng)電場風(fēng)速的變化適應(yīng)性好具有較高的葉尖速比等優(yōu)點，所以變速恒頻必然會取代恒速恒頻。實現(xiàn)變速恒頻的風(fēng)力發(fā)電機組有很多種，其中永磁同步直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機由于不需要齒輪箱，因而改善風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，減小維護，降低了噪音，提高可靠性，本文以永磁同步直驅(qū)式發(fā)電系統(tǒng)為研究對象。 本文針對永磁同步直驅(qū)式發(fā)電雙PWM變換器系統(tǒng)，首先在對變速恒頻理論研究的基礎(chǔ)上，對風(fēng)力機的數(shù)學(xué)模型進行了分析，完成了對風(fēng)力機的最大風(fēng)力跟蹤模擬仿真。由于發(fā)電機發(fā)出的電隨著風(fēng)速的不斷變化，因此就靠控制變換器來實現(xiàn)恒壓恒頻的電壓并送入電網(wǎng)。其次在對永磁同步發(fā)電機和變換器的數(shù)學(xué)模型研究的基礎(chǔ)上提出了對整流側(cè)和電網(wǎng)側(cè)變換器分開控制，控制整流器來控制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，控制逆變器來實現(xiàn)穩(wěn)壓和恒頻的向電網(wǎng)輸送電壓。并對逆變器側(cè)的直流電容和電感選值給出了范圍，在這些理論基礎(chǔ)上對逆變器進行了MATLAB/SIMULINK仿真，給出了仿真結(jié)果。在前面理論分析的基礎(chǔ)上，針對逆變器部分做了硬件和軟件的設(shè)計。選用智能功率模塊(IPM)作為逆變器，采用霍爾電壓、電流傳感器實現(xiàn)了對電壓電流的采樣，控制器選用TMS320F2407A，并制作了對采樣信號處理電路板、PWM信號處理電路板和傳感器電路板，編寫了程序。
標簽： 風(fēng)力發(fā)電機 變速恒頻
上傳時間： 2013-06-17
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