直接轉矩控制技術在電力機車牽引、汽車工業(yè)以及家用電器等工業(yè)控制領域得到了廣泛的應用。在運動控制系統(tǒng)中，直接轉矩控制作為一種新型的交流調速技術，其控制思想新穎、控制結構簡單、控制手段直接、轉矩響應迅速，正在運動控制領域中發(fā)揮著巨大的作用。雖然直接轉矩控制的優(yōu)勢是矢量控制所不能實現(xiàn)的，但是直接轉矩控制依然存在一系列不能忽視的問題。直接轉矩控制采用兩點式轉矩和磁鏈滯環(huán)控制器，使轉矩和磁鏈被控制在給定值的一定范圍以內，這種控制方法不可避免地帶來電機輸出轉矩脈動過大和逆變器開關頻率不恒定等問題。直接轉矩控制采用定子磁鏈定向，只用便于測量的定子電阻來估計定子磁鏈，這樣在低速運行時會帶來磁鏈估計的誤差。雖然在全速范圍內估計定子磁鏈運用低速時采用的電流-轉速模型和高速時采用的電壓-電流模型的合成模型，即電壓-轉速模型，然而兩種模型的平滑切換又是一個新的問題。直接轉矩控制在基頻以下調速的理論和應用已經(jīng)實現(xiàn)，在基頻以上的弱磁調速范圍內的理論和應用還需要進一步的研究。 為了解決這些問題，本文針對異步電動機在兩相靜止坐標系下的數(shù)學模型，對傳統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)和兩種改進的直接轉矩控制系統(tǒng)進行了研究。在傳統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)中，詳細討論了定子磁鏈估計的三種基本模型，設計了定子磁鏈估計的加權模型，使電機在全速運行的范圍內都能夠得到準確的定子磁鏈。針對轉矩脈動過大和逆變器開關頻率不恒定的問題，本文設計了兩種改進的直接轉矩控制系統(tǒng)。在基于占空比控制的直接轉矩控制系統(tǒng)中，通過對一個采樣周期內非零電壓矢量作用時間占采樣周期的占空比的優(yōu)化，解決了轉矩脈動過大的問題；在一個采樣周期內，從非零電壓矢量到零電壓矢量的轉換只有一次，實現(xiàn)了開關頻率的恒定。在基于滑模變結構的直接轉矩控制系統(tǒng)中，本文設計了轉矩和磁鏈滑模變結構控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)中的轉矩和磁鏈滯環(huán)控制器；運用空間矢量脈寬調制技術，實現(xiàn)了開關頻率的恒定。本文把傳統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)和兩種改進的直接轉矩控制系統(tǒng)擴展到基頻以上的弱磁范圍內的異步電動機調速系統(tǒng)中，對其進行了相關研究。 為了驗證上述各種控制系統(tǒng)的正確性和有效性，本文采用Matlab/Simulink仿真軟件對其進行了仿真驗證。針對傳統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)，對定子磁鏈估計的加權模型進行了仿真驗證。仿真結果表明所設計的定子磁鏈的加權模型能夠在電機運行的全速范圍內準確地估計定子磁鏈。針對基于占空比控制的直接轉矩控制系統(tǒng)和基于滑模變結構的直接轉矩控制系統(tǒng)，本文分別對負載轉矩有擾動和無擾動、給定轉速為恒定值和不為恒定值四種情況進行了仿真驗證，并分別和傳統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)的仿真結果進行了對比。仿真結果表明，兩種改進的直接轉矩控制系統(tǒng)均能有效的減小轉矩脈動和轉速的穩(wěn)態(tài)誤差。針對電機運行在基頻以上的弱磁調速情形，本文運用三種不同的直接轉矩控制方法分別進行了仿真驗證。仿真結果表明，兩種改進的直接轉矩控制系統(tǒng)在弱磁調速范圍內依然優(yōu)于傳統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)，依然能夠減小轉矩脈動和轉速的穩(wěn)態(tài)誤差。
上傳時間： 2013-04-24
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當前社會的發(fā)展與能源、環(huán)保等問題的日益突出。混合動力電動汽車以其低排放，噪聲小，節(jié)能等優(yōu)點越來越受到世界各國的重視。為了改善電動汽車的動力性和能量利用率，動力蓄電池的電壓越來越高，需要配備專門的系統(tǒng)來管理高壓系統(tǒng)的安全。 根據(jù)混合動力結構特點和高壓電路特性，在分析及其常用蓄電池工作原理及運行原理使用條件的基礎上，本課題以MH-Ni電池作為研究對象，分析了MH-Ni電池的工作原理、電池的電壓、電流和溫度特性，提出電動車電池組高壓控制的方法，能夠實現(xiàn)監(jiān)測電動汽車高壓電系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)及檢測高壓的工作情況。 本課題主要完成以下幾點工作內容：對電池進行預充電，檢測其外部是否漏電；檢測電池內部是否絕緣；對電池進行故障檢測。通過對外部負載進行預充電，防止電池外部電路漏電或短路，減少電池箱故障，延長電池模塊的使用壽命；通過對電池箱內部絕緣狀態(tài)檢測，防止電池因絕緣電阻低下而影響系統(tǒng)工作，發(fā)生不安全事故；通過診斷系統(tǒng)能實現(xiàn)電池故障和隱患的早期預報，從而能有效地增加電動車電池組的續(xù)駛里程及無故障工作時間、饅維護工作量降到最低。 基于選定的電動車電池管理系統(tǒng)(BMS)，針對外部負載進行預充電和電池箱內部絕緣狀態(tài)檢測，本文研究和提出安全條件的判定規(guī)則，實現(xiàn)電動車電池管理系統(tǒng)(BMS)中安全保障功能。仿真實驗表明，本文設計的高壓電安全測試系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對電動汽車電池高壓系統(tǒng)的安全實施管理。
上傳時間： 2013-06-22
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矢量控制變頻調速系統(tǒng)是國內當前電氣傳動和自動化領域研究的熱點和技術攻堅的難點。矢量控制技術作為一種先進的控制策略，是在電機統(tǒng)一理論、機電能量轉換和坐標變換理論的基礎上發(fā)展起來的，具有先進性、新穎性和實用性的特點。其思想就是將異步電動機的數(shù)學模型通過坐標變換，將定子電流矢量分解為按轉子磁場定向的兩個直流分量并分別加以控制，從而實現(xiàn)磁通和轉矩的解耦控制，以期達到獨立控制電機轉矩的效果。 本課題基于矢量控制的基本原理，采用TI公司最先進的電機控制專用DSP芯片TMS320F2812，開發(fā)出了一套基于轉子磁鏈位置估計和轉子速度估計的電流轉速雙閉環(huán)的轉子磁場定向直接矢量控制變頻調速系統(tǒng)，并實現(xiàn)了實際運行，初步達到了產品化的目標。主要的工作如下： (1)從電機數(shù)學模型和坐標系變換入手，采用電流轉速雙閉環(huán)的轉子磁場定向直接矢量控制方案，深入探討了SVPWM和矢量控制的基本原理，并完成了調速系統(tǒng)的功能框圖； (2)基于TI公司的DSP芯片TMS320F2812和MITSUBISHI的IPM模塊PM50RSA120，設計了調速系統(tǒng)的硬件電路，包括控制電路，驅動電路，電源電路和操作面板電路等； (3)設計了基于轉子磁鏈位置估計和速度估計的電流轉速雙閉環(huán)的轉子磁場定向直接矢量控制變頻調速系統(tǒng)的軟件部分，給出了調速系統(tǒng)的軟件流程圖和各子模塊的具體實現(xiàn)； (4)采用先進的自適應Fuzzy-PI調節(jié)器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PI調節(jié)器作為速度控制器，取得了較好的控制效果； (5)搭建了整個變頻調速實驗平臺，進行了整機測試，給出了實驗結果和結論。 該系統(tǒng)已經(jīng)成功應用于矢量變頻器成品生產中，在北京天華博實電氣有限公司的變頻器生產車間進行了相應的實驗。實驗表明，該系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)性能，運行穩(wěn)定，抗干擾能力強，獲得用戶好評，不失為一套具有先進性、新穎型、實用性的高性能變頻調速系統(tǒng)。
標簽： 異步電動機 變頻調速系統(tǒng) 矢量控制
上傳時間： 2013-05-25
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氙燈作為高強度氣體放電燈，其較好的顯色性，高光效等優(yōu)點大大超過傳統(tǒng)的鹵鎢燈，越來越受到市場的青睞，與其配套的電子鎮(zhèn)流器的研制也成了熱點。鑒于氙燈復雜的啟動特性，與模擬控制相比，數(shù)字控制因其較大的靈活性在此控制方面顯示了較大的優(yōu)勢。本文將以數(shù)字控制的汽車頭燈電子鎮(zhèn)流器為研究課題，對其一些關鍵的問題加以研究和探討。 論文的緒論部分將首先介紹汽車頭燈的發(fā)展歷史，接著對汽車頭燈電子鎮(zhèn)流器存在的難點問題做簡要的分析，指出目前其所處的現(xiàn)狀，并結合汽車頭燈未來發(fā)展趨勢談談本次課題的可行性和必要性。 第二章首先給出了目前氙燈電子鎮(zhèn)流器的基本電路結構，考慮到第一級直流升壓變流電路的重要性，較詳細討論了目前具備升壓功能的幾個典型電路的特點。鑒于氙燈較高的點火要求，對幾種典型的點火電路做了分析比較，最后討論了控制模式及其具體的控制方式。 第三章對汽車頭燈電子鎮(zhèn)流器進行了全面的設計。依據(jù)汽車頭燈電子鎮(zhèn)流器的主要技術指標，較詳細給出了主電路的設計過程，并還對其做了相應的損耗分析及效率估計。接著介紹了單級電壓遞升式點火電路設計，模數(shù)控制方式的原理，及控制回路中典型控制電路的設計，最后通過實際樣機的制作，論證其設計的合理性。 第四章詳細分析了高強度氣體放電燈的啟動特性，并根據(jù)金鹵燈和氙燈各自啟動特點及相應要求，分別提出了適合各自啟動要求的控制方法。此外，在大量文獻閱讀的基礎上，比較了當前典型的恒功率控制方案。在這個基礎上，提出了基于數(shù)模混合控制的新型恒功率控制方案。最后通過實驗驗證了這些控制方法的可行性及正確性。
標簽： 數(shù)字控制 汽車頭燈 電子鎮(zhèn)流器
上傳時間： 2013-07-09
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異步電機無速度傳感器矢量控制技術提高了交流傳動系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)的實現(xiàn)成本。準確辨識電機轉速是實現(xiàn)無速度傳感器矢量控制的關鍵。 本文對無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)進行了研究，建立了異步電動機無速度傳感器電壓解耦矢量控制系統(tǒng)和基于模型參考自適應(MRAS)的無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)。基于MRAS的無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)利用電動機定子電壓方程和電流方程得到電動機轉速的模型參考自適應辨識算法，在此基礎上建立了一個改進的變參數(shù)MRAS速度辨識數(shù)學模型，并利用Matlab軟件對基于該速度辨識模型的無速度傳感器異步電動機矢量控制系統(tǒng)在不同的情況下進行了詳細的仿真研究。仿真結果驗證了該改進的變參數(shù)MRAS速度辨識模型具有令人滿意的辨識精度和動態(tài)性能。 基于MRAS的轉速估算理論從本質上來說屬于基于電機理想模型的轉速估算方案，該方法依賴于電機參數(shù)，而電機參數(shù)在電機運動過程中變化很大，因而給出了對電機的一些定、轉子參數(shù)進行實時辨識方法，以保持系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能。 在傳統(tǒng)型模型參考自適應系統(tǒng)基礎上，將系統(tǒng)中原有的自適應調節(jié)機構用一個具有在線學習能力的人工神經(jīng)網(wǎng)絡取代，提出一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡的異步電機轉速估計方法，并給出了速度估計器的神經(jīng)網(wǎng)絡結構和學習算法。最后對基于神經(jīng)網(wǎng)絡轉速估計的異步電機矢量控制系統(tǒng)進行了仿真，結果表明該系統(tǒng)具有良好的性能。 簡單介紹了基于DSP的異步電機無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的硬件結構以及軟件系統(tǒng)的設計。
上傳時間： 2013-05-30
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隨著對電能應用高效率的要求，基于電力電子技術的非線性負載等開關設備的應用越來越普遍，這些開關設備造成的諧波成分對電網(wǎng)的污染也越來越嚴重。這些諧波會影響其它電氣設備的正常工作，危及電網(wǎng)安全。電力有源濾波器由于能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，得到了廣泛的研究。 本文是在課題組380V、260kVA純有源電力濾波器項目方案的論證階段，為提高大容量單臺純有源濾波器的效率和動、穩(wěn)態(tài)性能而做的分析、設計和仿真驗證工作。論文首先介紹了通過LCL濾波器與電網(wǎng)相連的并聯(lián)電力有源濾波器的主電路結構，進而分析了這種主電路結構在大容量和低開關頻率場合對開關紋波衰減的優(yōu)勢。通過比較PI控制和狀態(tài)反饋控制，選取全狀態(tài)反饋來達到對系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。 將電網(wǎng)處理為擾動輸入，對LCL主電路在靜止abc坐標系中進行了建模，然后選取系統(tǒng)閉環(huán)期望極點設計了控制系統(tǒng)。為消除電網(wǎng)這個外部輸入對指令電流跟蹤的影響，引入了電壓前饋，并從理論上推導了前饋的具體關系式。之后引入了觀測器，并把對電網(wǎng)輸入的建模考慮進了觀測器，消除了電網(wǎng)輸入對狀態(tài)估計和補償輸出造成的偏差。在電力有源濾波器實際安裝時，電網(wǎng)進線和變壓器的電感是不確定的，其會加在LCL的網(wǎng)側電感上，從而使對系統(tǒng)基于狀態(tài)空間的建模產生偏差，因此文章研究了所設計的控制器對LCL網(wǎng)側電感變化的適應性。為保證電力有源濾波器的穩(wěn)態(tài)指標，對狀態(tài)反饋后的系統(tǒng)設計了重復控制器。 最后，基于設計的控制器在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立了對1MW不控整流負載進行補償?shù)碾娏τ性礊V波器系統(tǒng)模型，進行了仿真；并對動靜態(tài)性能進行了分析，驗證了設計和理論分析的正確性。
上傳時間： 2013-06-20
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工業(yè)生產過程中，時滯對象普遍存在，同時也是較難控制的，尤其是大時滯對象的控制一直都是一個難題。而很多溫度控制系統(tǒng)都是屬于大時滯系統(tǒng)，常見的智能溫度控制器雖然在溫度控制的實際應用中表現(xiàn)了比較理想的控制效果，但它仍然屬于將參數(shù)整定與系統(tǒng)控制分開處理的離線整定方法，如果工況發(fā)生變化就必須重新調整參數(shù)。針對這一問題，為了實現(xiàn)時滯系統(tǒng)參數(shù)自整定的控制，本文將神經(jīng)網(wǎng)路控制、模糊控制和PID控制結合起來，設計了基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應PID控制器。 首先，本論文分析了時滯系統(tǒng)的特點，討論了幾種時滯系統(tǒng)較為成熟的常規(guī)控制算法：微分先行控制算法、史密斯預估控制算法、大林控制算法，并深入研究了它們的控制性能；并且通過仿真對這三種控制方法在溫控系統(tǒng)中的控制性能進行了比較。 其次，在分析PID參數(shù)自整定傳統(tǒng)方法的基礎上，設計了一種改進方法，并設計了相應的控制器。該控制器綜合了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制和PID控制各自的長處，既具備了模糊控制簡單有效的控制作用以及較強的邏輯推理功能，也具備了神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應、自學習的能力，同時也具備了傳統(tǒng)PID控制的廣泛適應性。該方法不需要離線整定參數(shù)，實現(xiàn)了在線自整定參數(shù)。仿真實驗表明了該控制器對模型和環(huán)境都具有較好的適應能力和較強的魯棒性。 最后將基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應PID控制器應用于貝加萊PID溫控裝置，能夠出色地實現(xiàn)參數(shù)的在線自整定。理論分析、系統(tǒng)仿真、實驗結果都證實了這種控制策略能有效地減少系統(tǒng)超調量，并減少了調節(jié)時間，提高了系統(tǒng)的實時性和控制精度。
標簽： 時滯系統(tǒng) 參數(shù) 自整定控制
上傳時間： 2013-07-05
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高頻開關電源系統(tǒng)具有體積小、重量輕、高效節(jié)能、輸出紋波小等優(yōu)點，現(xiàn)已開始逐步成為現(xiàn)代電源系統(tǒng)的主流。但是在傳統(tǒng)的開關電源技術中，它通常是采用模擬電路來實現(xiàn)電壓或電流控制的。近年來，隨著數(shù)字信號處理技術的日益完善、成熟，微處理器/微控制器和數(shù)字信號處理器性價比的不斷提高，數(shù)字控制在以實現(xiàn)復雜的控制策略，采用數(shù)字控制具有更高的穩(wěn)定性、可靠性和靈活性，并本文對開關電源的常用拓撲結構、模糊控制、模糊PID控制理論、PWM產生原理進行了研究，在此基礎上設計了一種新型數(shù)字化的開關電源系統(tǒng)。該系統(tǒng)以TMS320LF2407為控制核心，利用模糊PID控制，建立電壓環(huán)單環(huán)控制結構，直接生成數(shù)字PWM波形，經(jīng)過IR2118驅動主電路的功率開關管(MOSFET)。 本系統(tǒng)采用模糊PID控制策略。該控制策略既能發(fā)揮模糊控制的動態(tài)響應快、超調量小、較好的適應性的特點，又能發(fā)揮PID控制的穩(wěn)態(tài)精度高的優(yōu)點，能較好的適應開關電源的非線性，實時性控制的需要。整個電源系統(tǒng)以DSP為控制核心，用單個TMS320LF2407 DSP芯片來集中實現(xiàn)電源輸出調壓和過壓過流保護等要靈活地選擇不同的控制功能。 另外，本文按照高頻開關電源的設計步驟，采用基于DSP的數(shù)字控制方式，最后對本開關電源主電路進行了PID控制和模糊PID控制的對比仿真研究。仿真結果表明這種控制策略具有很好的控制性能，算法實現(xiàn)比較簡單，同時控制模塊設計簡單，可靠性高，是一種比較實用、易于實現(xiàn)的控制算法。
上傳時間： 2013-07-01
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跑步運動是人們喜愛的運動方式之一，借助電動跑步機進行跑步運動簡單方便，已成為新的運動時尚。電動跑步機已經(jīng)成為一種大眾健身器材，市場前景極為廣闊。 目前電動跑步機大多采用有刷直流電動機或交流變頻電機作為驅動電機，本文研究采用外轉子直接驅動無刷直流電動機的電動跑步機。其主要優(yōu)點在于：一是省去了傳統(tǒng)電動跑步機的減速機構，系統(tǒng)結構簡單，運行可靠，效率高；二是無刷電機驅動具有優(yōu)良的調速和控制性能，可以提升電動跑步機品質，實現(xiàn)智能化；三是無刷電機驅動性價比高，更具市場競爭力。因此，進行電動跑步機外轉子無刷直流電動機驅動及控制系統(tǒng)的研究具有較高的理論意義和工程實用價值。 本文首先綜述了電動跑步機及其電機驅動的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及外轉子無刷計特點、分數(shù)槽繞組及其控制器；應用電機磁場有限元軟件MAGNEFORCE研究了不同極/槽配合無刷電機的磁場分布和不同極弧系數(shù)對電機性能的影響；在此基礎上試制了電動跑步機外轉子無刷直流電動機樣機并進行初步性能試驗；運用MATLAB對外轉子無刷直流電動機進行系統(tǒng)仿真分析。
上傳時間： 2013-04-24
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電線電纜是國家經(jīng)濟建設的一項重要的產業(yè)，在鐵路通信中，皮泡皮通信電纜因為其具有與其它電纜相同性能的情況下，直徑小、成本低、重量輕的特點，得到了人們的青睞。而在單線擠塑機中的溫度控制直接影響電纜的性能質量。溫度控制的可靠與否及其控制精度的高低己成為決定產品質量的關鍵，溫度控制也成為生產工藝的重要組成部分。在工藝控制當中，應盡量減小其超調量、波動、響應時間和偏差，這對產品的質量，產量和原料的節(jié)省都是及其重要的。 本文主要針對擠塑機的溫度這個參數(shù)進行控制。全文主要包括以下幾個部分：首先分析了傳統(tǒng)PID、和模糊控制的優(yōu)缺點。在此基礎上，系統(tǒng)選用了模糊自適應PID控制算法。在硬件方面，在分析了系統(tǒng)控制對象的基礎上，以LPC2131為控制核心，運用MAX6675采集溫度、LCD和鍵盤作為人機交換平臺、以PWM方式對固體繼電器進行控制。軟件方面，在ARM的集成開發(fā)環(huán)境AD1.2下，利用C語言，進行了軟件的設計與調試，實現(xiàn)了硬件的配置和整體控制系統(tǒng)的所有功能。同時也實現(xiàn)了用Modbus協(xié)議與PC機通訊的下位機部分程序，并運用串口調試助手V2.2測試了其功能性。另外論文詳細的給出了控制平臺的各個功能程序模塊軟件流程。通過在實驗室對系統(tǒng)進行了模擬實驗，該控制平臺運行穩(wěn)定，可靠，實現(xiàn)了預期的功能，證明了將模糊PID算法引入擠塑機溫度控制系統(tǒng)當中，改善了系統(tǒng)的控制效果，具有更好的魯棒性和自適應能力。
上傳時間： 2013-05-23
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