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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盤式永磁同步電動機屬于軸向磁場電機，目前，該類電機在國外已經得到了迅速發展，作為一種現代高性能伺服電機和大力矩直接驅動電機己廣泛應用于機器人等機電一體化產品中。由于該類電機具有重量輕、體積小、結構緊湊、轉子無損耗、轉子的轉動慣量小、機電時間常數小、轉矩/重量比大、低速運行平穩、可以制成多氣隙組合式結構進一步提高轉矩等特點，其在數控機床、機器人、電動車、電梯、家用電器等場合具有廣闊的應用前景，是一種理想的驅動裝置。 本課題作為國家863計劃項目《新型稀土永磁電機設計及集成技術》2002AA324020中的一部分，該項目的主要工作是進行新型結構釹鐵硼永磁電機——盤式無鐵心永磁同步電動機的設計與集成技術研究，開發出一種新型釹鐵硼永磁電機，解決相應的整機設計和集成技術問題。本文中提出的基于Halbach陣列的盤式無鐵心永磁同步電動機是在盤式永磁同步電動機的基礎上，將無鐵心結構和Halbach型永磁體陣列應用到其中，從而使得電機的質量大為減輕，功率密度提高，振動噪聲降低，效率提高。 基于Halbach陣列的盤式無鐵心永磁同步電動機其磁路結構和電磁負荷分布與傳統電機完全不同，常規電機的某些設計規則不能直接應用到該結構電機的設計當中，本文主要針對這種結構的電機進行了分析與計算。分析了不同結構Halbach陣列下的氣隙磁場，以及相關參數的計算，給出了初步的樣機設計數據，并對樣機的加工工藝進行了探討，在總結、借鑒相關電機設計方法的基礎上，針對盤式無鐵心永磁同步電動機自身的特點，編制了一套電磁計算程序，該程序還有待通過大量樣機的試驗，來總結和完善。 我國稀土資源豐富，然而，由于技術經濟上的問題，國產永磁交流伺服電動機至今未能大量應用。與此同時，高性能的永磁交流伺服電動機及系統大量依靠進口，我國每年進口的工程裝備當中，僅數控機床因國產電機和系統不能滿足要求而每年需要進口的就達22億美元以上。本項目的完成將改變這類產品主要依靠進口的局面，充分發揮我國稀土資源豐富的優勢，其經濟效益和社會效益是十分巨大的。
上傳時間： 2013-04-24
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永磁同步電機(PMSM)是一種性能優越、應用前景廣闊的電機。永磁同步電機調速系統是以永磁同步電機為控制對象，采用變壓變頻技術對電機進行調速的控制系統。因其具有能耗低、可靠性高、控制精確等優點，在許多領域得到廣泛的應用。然而，轉子無阻尼繞組的PMSM的采用變頻技術開環運行時，系統不太穩定，電機效率有所下降，轉子溫升高，易造成釹鐵硼永磁體退磁，危及電機安全運行，有時甚至還會出現失步現象，系統無法運行。PMSM控制系統穩定運行控制都是建立在閉環控制基礎之上的，因此如何獲取轉子位置和速度信號是整個系統中相當重要的一個環節。當前，在大多數調速驅動系統中，最常用的方法是在轉子軸上安裝位置傳感器。但這些傳感器增加了系統的成本，降低了系統的可靠性和耐用性。因此，在一些特殊及控制精度要求不很高的場合，無傳感器控制將會得到廣泛的應用。它通過測量電動機的電流、電壓等可測量的物理量，通過特定的觀測器策略估算轉子位置，提取永磁轉子的位置和速度信息，完成閉環控制。本文以無位置傳感器PMSM控制系統作為研究對象，介紹了永磁同步電機的結構及其數學模型，詳細地闡述了空間矢量脈寬調制(SVPWM)技術的理論基礎及其波形的產生機制，并對閉環控制策略進行了研究。鑒于數字信號處理器(DSP)TMS320LF2407控制芯片出色的性能和豐富的外設資源，使用該芯片設計了控制系統的硬件系統和軟件系統，通過對整個控制系統的試驗調試，實現了永磁同步電機的無位置傳感器控制。 本文借助于MATLAB建立了永磁同步電機的仿真數學模型，并根據空間矢量脈寬調制的工作原理，構建了永磁同步電機調速控制系統的仿真模型。系統采用αβ定子靜止坐標系下的數學模型，依據滑模變結構控制原理，對永磁電機的轉子位置角θe和轉速ωe進行實時在線估算，不斷修正估算位置^θe，控制定子旋轉磁場與轉子磁場垂直并保持與轉子同步旋轉，實現電機的閉環調速運行。理論分析和仿真結果表明，所提出的永磁同步電機無傳感器控制方法具有較強的魯棒性和令人滿意的性能。
上傳時間： 2013-04-24
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在交流伺服系統中,永磁同步電動機(PMSM)作為執行元件具有高效、節能、便于維修的特點,廣泛應用于數控機床的進給伺服單元及機器人等需精確定位的裝置中.由于PMSM驅動系統受電機參數變化、外部負載擾動、對象未建模和非線性動態特性等不確定性的影響,因此,采用并發展先進的控制技術,不斷改善與提高位置伺服系統的穩態精度、動態響應特性及對系統參數變化的自適應性和抗干擾性是一個必然趨勢.該文對PMSM的控制機理和特性作了較為深入的分析;建立了PMSM的數學模型,并采用了id=0的矢量控制策略;對控制系統組成及控制方式作了分析和比較,在此基礎上建立了電流環、速度環和位置環的三閉環控制系統,對作為反饋主回路的位置環采用了模糊CMAC神經網絡控制方法,該方法兼具模糊控制器的快速性和神經網絡的自學習能力;構建了針對PMSM位置伺服系統的模糊CMAC控制器結構及其相應的算法;利用先進的計算機仿真工具(Matlab下的Simulink)對所提出的控制策略進行了數字仿真和分析;仿真和實驗結果表明本文所提出的控制策略對PMSM位置伺服系統進行控制具有良好的魯棒性能和快速性.該文首次提出將兼具快速性和自學習能力的模糊CMAC神經網絡控制器應用于PMSM位置伺服系統中,可以說該文為發展高性能PMSM位置伺服系統提供了充分的技術資料,也為今后進一步提高其性能提出了新的思路和方法.
上傳時間： 2013-04-24
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該文首先以運行的XLPE電力電纜為對象,分析了電纜進行在線監測的重要性,介紹了電力電纜供電的優缺點、電力電纜的分類和典型故障,討論了電力電纜絕緣故障在線監測系統的國內外同類技術現狀和發展趨勢,在此基礎上提出符合現場實際的電纜絕緣在線監測系統是迫切需要的.其次,從微觀的角度闡述了水樹的形成的過程,對目前存在的XLPE電纜絕緣在線監測方法進行了介紹.從不同電壓等級的電纜,其電力系統中的變壓器中性點接地方式不同入手,比較了各種方法的利弊,從而提出了差頻法作為本在線監測研究的系統方案.并從抗干擾的角度來考慮,差頻法是更切實可行的方法.從理論上對差頻法的在線監測的微觀過程進行了分析,并在此基礎上對電纜水樹枝模型進行了仿真,得到的結果更好地證明了模型的正確性和差頻法的可行性.再次,研制了基于差頻法的XLPE電纜在線檢測原理驗證裝置,論述了該系統的結構和組成.主要有如下幾個部分:一、用于疊加到電纜上的調頻信號的發生裝置的技術要求、構成和工作原理;二、用于檢測差頻信號的微小電流檢測裝置的構成和特點;三、差頻信號數據的采集和傳送到工控機;四、在監測系統中,調頻信號的加載位置和大小;五、電纜的水樹培養和對比樣品的選取;最后詳細介紹了整體的實驗步驟和注意事項.該文通過對電力電纜絕緣在線監測系統的研究,提出了基于差頻法的在線監測的工作原理、系統結構以及數據處理方案,從而為更好的實際運用電纜絕緣故障在線監測技術,為電力系統安全、方便、迅捷的排除電纜故障提供有利的理論依據和實際經驗.
上傳時間： 2013-08-04
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盤式永磁同步電動機是一種性能優越、但結構特殊的電動機。作為一種理想的驅動裝置，其應用范圍遍及航天、國防、工農業生產和日常生活的各個領域。本文利用稀土永磁材料釹鐵硼的高矯頑力，提出了一種省卻了鐵心的雙轉子、單定子結構盤式無鐵心永磁同步電機，進一步減輕了電機的質量并消除轉矩脈動。 對電機的設計、性能預測都離不開電機電磁場的計算。不同于傳統的圓柱式徑向磁通電機，盤式無鐵心電機是軸向磁通電機，外加其無鐵心的結構，決定了該電機的磁場呈三維、開域分布。對它的電磁場分析，不能采用對待徑向磁通電機的化為二維磁場的分析方法。 本文研究的重點內容分為兩部分：(1)在盤式無鐵心永磁同步電機的結構上，建立其磁場三維模型，由三維有限元法計算三維電磁場，分析計算結果，并總結出盤式無鐵心永磁同步電機的磁場分布規律。 (2)在磁場計算的基礎上，將Halbach型永磁體陣列的理論應用到磁鋼設計中來，提出磁鋼結構優化方案，研究出適合于盤式無鐵心永磁同步電機的磁鋼結構，以獲得理想的磁場波形和磁密值。 本文首先從磁路計算的方法入手，通過磁路計算分析出盤式無鐵心永磁同步電機的磁場分布特點。其后直接運用三維有限元法求解該電機的電磁場，分析計算結果。為了獲得低漏磁、高氣隙磁密值、正弦形的氣隙磁場分布，本文先后提出普通軸向充磁磁鋼結構、不等厚軸向充磁磁鋼結構并將Halbach陣列的理論應用到盤式無鐵心永磁同步電機的磁剛結構優化中，討論了三種不同角度的Halbach型永磁體陣列。最后為了簡化磁鋼的加工工藝，將不等厚永磁體陣列與Halbach永磁體陣列相結合，提出了最經濟、有效的改進型Halbach永磁體陣列，給出具體磁鋼尺寸，并運用ANSYS軟件對各種磁鋼結構產生的磁場進行結果仿真。
上傳時間： 2013-06-23
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目前嵌入式系統在工業控制和智能家電方面運用地越來越廣泛，嵌入式系統應用于安防報警產品，使安防報警產品越來越智能化。未來產品技術將朝著數字化、無線化、集成化方向發展，因此本文設計了一個基于嵌入式系統的安防報警器。 嵌入式防盜報警系統，由可編程主機、遙控器、各種防盜、防搶探測器組成，可通過局域網與小區的監控中心連接，組成一套有線安全防范網絡。一旦發生情況，能把報警信息通過通訊網絡瞬間遠程傳輸到用戶設定的電話、手機、傳呼機。同時向監控中心報告，監控中心電腦確定發生警情的地址，及時調動人員作出快速處理。 本文設計以32位ARM920T處理器s3C2410A為主控芯片，操作系統采用嵌入式LINUX操作系統。本文詳細闡述一下幾點： （1）研究了GSM MODEM的數據傳輸的特點和工作原理，熟悉控制短信貓的AT指令；分析了煙霧、防盜、煤氣等傳感器的性能指標和門限數據。為下面的系統的設計與研究提供了必要的理論基礎。 （2）建立硬件開發平臺，對ARM處理器平臺的集成功能進行了研究。其中重點研究了ARMS3C2410處理器，對其性能進行了分析；對處理器的內存設計進行的分析；對所應用的串口電路進行了詳細的研究。 （3）采用了嵌入式Linux系統作為操作系統，對Linux系統的內核和文件系統作了進一步的研究。詳細研究了Linux系統的bootloader的功能以及它的編譯與燒寫；Linux內核的剪切、編譯和燒寫；Linux文件系統的編譯與燒寫；加載Linux各種服務，比如NFS協議服務。為系統開發搭建了軟件平臺。 （4）ARM處理器與GSM MODEM通過串口進行數據傳輸的軟件設計；ARM處理器與監控中心的網絡傳輸的軟件設計。本系統實現了Linux系統串口和網口進行數據的傳輸，并對系統性能進行了測試，測試表明平臺達到設計要求，性能穩定。
上傳時間： 2013-04-24
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稀土永磁直流無刷電動機實際上是以電子換向代替機械換向的直流電動機,因而保持了直流電動機的優良性能,具有較好的起動和調速性能,又因它無需機械換向使電機的結構簡單,可以根本上克服一般有刷電動機易于產生換向火花的弊病,在航天、機器人、數控機床等許多工業領域已得到廣泛的應用.本文從稀土永磁無刷直流電動機的基本工作原理出發,分析了稀土永磁無刷電動機同普通無刷直流電動機的區別;闡述了稀土永磁電動機設計原理,并給出設計方法,然后運用實例來說明.在此基礎上介紹遺傳算法的特點,用遺傳算法對稀土永磁電動機進行優化設計,達到預期的結果.最后,討論了電機的結構參數對電機性能的影響.通過對稀土永磁直流無刷電動機的設計,分析在具體設計時所要解決一些疑難問題,對其特點進行總結.用遺傳算法優化后,得出一些有用的結論.
上傳時間： 2013-04-24
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永磁直流微電機作為一種機電能量轉換器件，隨著永磁新材料的開發，得到了迅猛的發展和廣泛的應用。作為元器件，它的失效會關聯到相應的工作系統和機構的正常運作，所以微電機的壽命可靠性分析和失效研究顯得很重要，是準確估計其相關復雜工程系統穩定可靠性的基礎。 論文基于永磁直流微電機產品是大批量且生產過程處于嚴格的統計質量控制狀態下，而對其進行可靠性及失效分析。由于在影響微電機壽命的因素中，有很多屬于隨機性因素，因此可結合概率統計學原理，運用相關的數學工具，來探討微電機失效分布函數的特征、類型和評價指標。論文針對微電機的特征，把一般的可靠性、失效分布類型函數進行整合、變換，運用到了微電機的可靠性分析上。 論文對微電機壽命可靠性及失效分析的數據處理也作了一些探討。具體包括三個方面的內容：首先是根據試驗測量結果，對預先假定的可靠性分布模式，即隨機變量分布規律進行檢驗(假設檢驗)的方法作了探討；其次是基于試驗測量的樣本值，估計隨機分布參數的數值和推斷這種估計的誤差范圍(一定置信水平下)；再次是在預先根本不知道或不確定分布函數類型情形下，而根據壽命試驗的測量數據結果，從中尋找出失效的分布特征，或者尋找出某一數學函數表達式，在某一確定精度下，運用數值分析原理來逼近數據分布規律。還結合微電機壽命試驗的結果，作了可靠性實例分析。 論文還針對微電機失效的常見主要形式、狀態，對組成微電機的主要零部件從工程應用角度作了系統分析。內容包括結合個人護理應用微電機的開發實例，建立了電刷振動分析模型，使用計算機軟件模擬分析技術和激光振動測試技術，對微電機電刷片振動作了模擬和實際測量的對比分析，探討了微電機電刷失效問題及改善、優化途徑；運用材料學分析方法系統地探索了杯士和換向器設計、材料選擇及失效問題；運用可靠性理論對電機結構進行了優化設計；并運用設計編程的電磁場有限元軟件，對微電機電磁場進行了模擬優化設計；樣機的實際測量結果和理論模擬基本吻合，并略為有所提高；還探討了微電機壽命改善和能力提高的方法。
上傳時間： 2013-07-18
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近年來，嵌入式技術發展迅速，已經滲透到工業控制、智能設備以及電子消費品等人們日常生活的各個領域，而Internet技術也取得了巨大的發展，為人們所廣為接受，于是嵌入式技術和Internet技術相結合形成的嵌入式Internet技術適時地出現了，并且成為實現遠程控制、信息共享的關鍵技術。 本文首先闡述了課題研究的背景、目的和意義，以及嵌入式TCP/IP協議棧研究的現狀，然后分析了嵌入式操作系統μ C/OS-Ⅱ的工作原理并描述了把它移植到LPC2210上的過程，為嵌入式TCP/IP協議棧實現提供了操作系統支持。接著，針對嵌入式協議棧的特殊需求，詳細分析并采用了零拷貝技術、跨層技術等對LwIP協議棧進行了有效的裁剪和優化，結合μ C/PS-Ⅱ設計了一種緊湊的協議棧工作模型和內存管理機制。并且結合μ C/OS-Ⅱ設計了協議棧的工作模型和內存管理機制。在驅動程序的基礎上實現了對LwIP中的IP協議、ARP協議、ICMP協議、UDP協議和TCP協議等幾個協議棧的裁剪和優化。并分析了它們的安全漏洞及基于這些漏洞的攻擊方式，在這個基礎上提出了如攻擊檢測算法等填補漏洞和抵抗攻擊的一些技術和措施。最后在目標板上成功移植了優化后的LwIP。 本文同時還設計了一種能夠提供足夠多軟定時器資源的算法。在不需要操作系統支持的情況下，軟定時器可以給多任務的系統提供足夠的定時服務，而且不影響中斷處理時間。并且具有自動回調功能，啟動一次以后就可自動調用定時器。此軟定時器使用方便且易移植，大大方便了本課題多次使用定時器的需要。課題結合具體項目“蓄電池狀態記錄儀的設計”，分析了它的各個功能模塊，設計了其系統結構。對各個功能模塊的設計與實現進行了代碼編寫和測試，借助于TFTP服務器實現了基于協議的嵌入式目標板和PC機間的網絡通信。 本課題經過幾個月的軟硬件設計和現場測試，已實現了最初的設計目標。構建出了實驗硬件平臺和一個多任務多協議的基本實時系統框架。以后的開發者可以不必深入了解μ C/OS-Ⅱ實時操作系統和嵌入式TCP/IP協議棧的情況下就可以方便的創建一個嵌入式網絡控制系統，并能在平臺上開發其它的應用任務，為以后的研究提供了參考并奠定了基礎。
上傳時間： 2013-04-24
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