電動(dòng)油泵在國(guó)外高中檔汽車中已有廣泛應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)，一些國(guó)產(chǎn)汽車也開始使用電動(dòng)燃油泵，目前油泵電機(jī)普遍采用有刷直流電機(jī)，從而帶來(lái)壽命短、可靠性低、EMC性能差等不利影響。本論文基于實(shí)際需要，采用Magneforce/BIDC軟件，設(shè)計(jì)了一臺(tái)無(wú)刷直流電機(jī)油泵電機(jī)代替原有有刷直流電機(jī)，以期改善原有電動(dòng)油泵的運(yùn)行性能，提高可靠性，延長(zhǎng)使用壽命。文中給出了兩種滿足性能指標(biāo)的方案，并對(duì)它們的工作特性及額定運(yùn)行性能作了比較。并就其中一種方案(四極六槽結(jié)構(gòu))研究了磁鋼極弧寬度、超前導(dǎo)通角對(duì)電機(jī)性能的影響，以及一系列設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)定位轉(zhuǎn)矩的影響。之后，論文采用了ANSOFT/MAXWELL軟件對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了磁場(chǎng)分析，得出了樣機(jī)在一個(gè)電周期內(nèi)空載和負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)分布規(guī)律。另外論文采用了ANSYS軟件，分析了樣機(jī)的溫度場(chǎng)分布。 為了進(jìn)一步分析無(wú)刷直流油泵電機(jī)的可靠性，論文建立了帶霍爾位置傳感器的無(wú)刷直流電機(jī)的Simulink仿真模型，并利用該仿真模型對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)所可能發(fā)生的故障進(jìn)行了仿真研究。仿真了無(wú)刷直流電機(jī)常見的包括電機(jī)本體、逆變器及位置傳感器在內(nèi)的三類故障運(yùn)行情況，在理論上對(duì)各個(gè)故障仿真結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)分析，并在樣機(jī)上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了仿真結(jié)果，這對(duì)進(jìn)一步提高無(wú)刷直流電機(jī)的故障診斷水平及提高電機(jī)的可靠性具有重要的指導(dǎo)意義。 論文還根據(jù)樣機(jī)的性能參數(shù)及實(shí)際應(yīng)用的需要，研制了一臺(tái)基于ML4425的無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器控制器。實(shí)驗(yàn)證明，該無(wú)位置傳感器控制無(wú)刷直流油泵電機(jī)可以取代原有的有刷電機(jī)，滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。
標(biāo)簽： 電動(dòng) 無(wú)刷直流電機(jī) 無(wú)位置傳感器
上傳時(shí)間： 2013-05-29
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本文系統(tǒng)地論述了應(yīng)用單片機(jī)開發(fā)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)二維運(yùn)動(dòng)控制器的方法。該二維運(yùn)動(dòng)控制器的樣品已經(jīng)研制出來(lái)，經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行測(cè)試，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，既能實(shí)現(xiàn)兩軸獨(dú)立運(yùn)動(dòng)控制，又能靈活方便地進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。由于控制軟件對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用了適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)調(diào)速方案，使得電機(jī)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有失步現(xiàn)象，運(yùn)行平穩(wěn)，定位精度高，重復(fù)定位性好。 本文所完成的主要工作有：(1)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的研究。(2)系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)。(3)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。單片機(jī)的選擇、串行通信等電路設(shè)計(jì)。(4)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該控制器重點(diǎn)在于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路硬件與控制軟件的設(shè)計(jì)，以及上下位機(jī)串口通信的實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)的控制環(huán)節(jié)由AT89S52單片機(jī)和環(huán)形分配器PMM8713構(gòu)成，單片機(jī)采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)的串口通信與上位機(jī)進(jìn)行通信，利用PMM8713產(chǎn)生步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行和正反轉(zhuǎn)的控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)采用UC3842實(shí)現(xiàn)恒流驅(qū)動(dòng)，給出特定的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)功率管進(jìn)行開通和關(guān)斷，使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按照規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)行。軟件部分由上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件共同組成。上位機(jī)軟件用Visual Basic編制，界面友好，下位機(jī)軟件用單片機(jī)匯編語(yǔ)言編制。上位機(jī)輸入的指令經(jīng)編譯生成相應(yīng)的目標(biāo)代碼并通過(guò)計(jì)算機(jī)串口發(fā)送到下位機(jī)中。下位機(jī)的功能：一是接收來(lái)自上位機(jī)的數(shù)據(jù)和命令；二是根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的命令執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作；三是向上位機(jī)發(fā)送有關(guān)提示信息。 該控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)方面具有如下特點(diǎn)： 1.采用內(nèi)部時(shí)鐘方式產(chǎn)生步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)脈沖，而沒(méi)有采用高速脈沖發(fā)生器等外部方式，用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而降低硬件成本。 2.硬件設(shè)計(jì)方面，盡可能地選擇了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的電路，從而提高了設(shè)計(jì)的成功率和結(jié)構(gòu)的靈活性。 3.盡可能選用了功能強(qiáng)、集成度高、通用性好、市場(chǎng)貨源充足的電路或芯片。 控制器硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，控制可靠，功能強(qiáng)大，使用方便，因而具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： 醫(yī)療器械 二維 運(yùn)動(dòng)控制
上傳時(shí)間： 2013-05-16
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超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor簡(jiǎn)稱USM)是八十年代發(fā)展起來(lái)的新型微電機(jī)。本文針對(duì)超聲波電機(jī)及其控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),以我國(guó)研究技術(shù)相對(duì)比較成熟并有產(chǎn)業(yè)化前景的行波超聲波電機(jī)(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡(jiǎn)稱TUSM)的伺服控制技術(shù)為研究對(duì)象,以直徑60mm的行波超聲波電機(jī)TUSM60為研究實(shí)例,在特性測(cè)試、動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能分析,辨識(shí)模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實(shí)現(xiàn)等方面展開研究。本論具體的研究?jī)?nèi)容為： 在分析超聲波電機(jī)研究歷史和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合國(guó)內(nèi)外超聲波電機(jī)特別是行波超聲波電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),重點(diǎn)論述了行波超聲波電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的研究進(jìn)展。 介紹行波超聲波電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),并從該電機(jī)的主要理論基礎(chǔ)--壓電原理、行波合成、接觸模型出發(fā),分析了行波超聲波電機(jī)定子質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程.并結(jié)合定轉(zhuǎn)子摩擦接觸特點(diǎn),分析了行波超聲波電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理。 根據(jù)對(duì)行波超聲波電機(jī)測(cè)試和高精度控制的要求,研制出基于雙DSP和FPGA的超聲波電機(jī)高性能測(cè)試控制平臺(tái)。其中控制核心采用了雙DSP結(jié)構(gòu),可以在對(duì)行波超聲波電機(jī)進(jìn)行控制的同時(shí),將必要的參數(shù)讀取出來(lái)進(jìn)行分析和研究。為行波超聲波電機(jī)瞬態(tài)特性分析以及控制策略、控制算法的深入研究打下了基礎(chǔ)。 對(duì)電機(jī)的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行的測(cè)試,可以分析驅(qū)動(dòng)頻率、電壓以及相位差等調(diào)節(jié)量對(duì)電機(jī)輸出的影響。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)行波超聲波電機(jī)的調(diào)節(jié)方式、控制算法選擇方面進(jìn)行分析,并得到相應(yīng)結(jié)論。 通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的總結(jié)和歸納,利用系統(tǒng)辨識(shí)中的非參數(shù)方法,建立在特定頻率條件下的近似線性模型。在行波超聲波電機(jī)工作范圍內(nèi),辨識(shí)若干組不同頻率條件下的近似線性模型,將這些模型的參數(shù)進(jìn)行二維或三維擬合,可以得到一個(gè)關(guān)于行波超聲波電機(jī)傳遞函數(shù)的模型。辨識(shí)模型的建立為合理的選擇和優(yōu)化控制參數(shù),控制效果的驗(yàn)證等提供了行之有效的手段。 在對(duì)行波超聲波電機(jī)的速度控制、位置控制展開的研究中.首先利用遺傳算法對(duì)常規(guī)PI恒轉(zhuǎn)速控制的控制參數(shù)整定及修正方法進(jìn)行了研究；利用神經(jīng)元的在線自學(xué)習(xí)能力,研究和設(shè)計(jì)單神經(jīng)元PID-PI轉(zhuǎn)速控制器,提高控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)非線性和時(shí)變性的適應(yīng)能力；為了消除在伺服控制中,單一調(diào)節(jié)量(驅(qū)動(dòng)頻率)情況下,低轉(zhuǎn)速的跳躍問(wèn)題,研究和討論了多調(diào)節(jié)量分段控制方法,并利用模糊控制對(duì)控制方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證；在位置控制中,利用轉(zhuǎn)速控制研究的結(jié)果,研究和設(shè)計(jì)了位置--速度雙環(huán)(串級(jí))控制器,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)高精度位置伺服控制。 通過(guò)對(duì)已有控制系統(tǒng)的改進(jìn)和簡(jiǎn)化,設(shè)計(jì)和研制了具有實(shí)用化價(jià)值行波超聲波電機(jī)控制器：并將研究成果應(yīng)用于針對(duì)核磁成像設(shè)備而設(shè)計(jì)的行波超聲波電機(jī)隨動(dòng)控制系統(tǒng)中,同時(shí)嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺(tái)。
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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v無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、維護(hù)方便、運(yùn)行效率高和調(diào)速性能好等優(yōu)點(diǎn)，隨著微處理器技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制理論，以及低成本、高磁能積永磁材料的發(fā)展，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)采用無(wú)位置傳感器控制，電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，應(yīng)用范圍擴(kuò)大，相對(duì)于有位置傳感器控制優(yōu)勢(shì)明顯。本論文圍繞無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的無(wú)位置傳感器控制進(jìn)行較為系統(tǒng)和深入的研究。 首先，論文從基本電磁定律出發(fā)，在分析無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，建立了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，為分析無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)無(wú)位置傳感器控制奠定基礎(chǔ)。 其次，根據(jù)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)過(guò)零檢測(cè)原理，對(duì)反電勢(shì)過(guò)零檢測(cè)法的各種實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行研究，比較各種實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，指出它們的適用范圍。在此基礎(chǔ)上，給出帶通濾波法及其簡(jiǎn)化電路形式，提出使用帶通濾波器獲取反電勢(shì)三次諧波的方法。論文將直流電源負(fù)端電壓作為帶通濾波法和帶通濾波三次諧波法的參考電平。 論文對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)無(wú)位置傳感器控制中的關(guān)鍵問(wèn)題-起動(dòng)方法進(jìn)行研究，在詳細(xì)分析“三段式”起動(dòng)方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程的基礎(chǔ)上，給出了從外同步到自同步平穩(wěn)切換的條件。論文在研究無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)無(wú)位置傳感器控制換相方法的基礎(chǔ)上，提出了一種新的換相方法，提高了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。在帶通濾波三次諧波法中使用該換相方法，無(wú)需對(duì)三次諧波積分即可得到換相時(shí)刻。 濾波器是反電勢(shì)法中反電勢(shì)過(guò)零檢測(cè)電路的重要組成部分。論文在分析無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)端電壓信號(hào)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，給出濾波電路的技術(shù)要求，根據(jù)濾波器基本設(shè)計(jì)原理，分別對(duì)一階RC無(wú)源帶通濾波器和二階RC有源低通濾波器進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論分析和仿真結(jié)果。這些為通過(guò)檢測(cè)反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)獲得可靠的換相信號(hào)創(chuàng)造了條件。 論文還分析了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)無(wú)位置傳感器控制中產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)誤差的原因，提出了相應(yīng)的校正方法。通過(guò)分析無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的換相過(guò)程，建立了換相狀態(tài)的等效電路和數(shù)學(xué)模型，研究了轉(zhuǎn)子位置誤差引起的電動(dòng)機(jī)超前、滯后換相現(xiàn)象，及其由此產(chǎn)生的非導(dǎo)通相環(huán)流，在理論分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了仿真計(jì)算，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)照分析。 功率器件的功率損耗分析在逆變器設(shè)計(jì)和提高控制系統(tǒng)的可靠性方面具有重要作用。論文構(gòu)建了由IGBT組成的簡(jiǎn)化逆變器模型，并進(jìn)行仿真研究。針對(duì)不同的開關(guān)頻率和柵極電阻，定量計(jì)算了IGBT開關(guān)過(guò)程中各階段的功率損耗，給出了變化規(guī)律，對(duì)逆變器的設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。最后，論文研制了基于反電勢(shì)過(guò)零檢測(cè)法的無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)由硬件和控制軟件兩部分組成。硬件部分包括主電源整流濾波電路、控制電源電路、反電勢(shì)過(guò)零檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)和逆變電路以及保護(hù)電路等，控制軟件包括電動(dòng)機(jī)起動(dòng)模塊(包括定位、加速、切換)、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行控制模塊(包括過(guò)零檢測(cè)及校正、換相)和各保護(hù)功能模塊。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，并對(duì)論文中所分析和提出的各種方法進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
標(biāo)簽： 無(wú)位置傳感器 控制 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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無(wú)刷直流電機(jī)是隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和新型永磁材料的出現(xiàn)而迅速成熟起來(lái)的一種新型機(jī)電一體化電機(jī).隨著無(wú)刷直流電機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,其常用的帶位置傳感器控制方法顯露出了越來(lái)越多的局限性,而無(wú)位置傳感器控制方法,特別是"反電勢(shì)法"無(wú)位置傳感器控制方法則漸漸受到了人們的青睞.論文在詳細(xì)介紹了"反電勢(shì)法"無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制原理的基礎(chǔ)上,對(duì)"反電勢(shì)法"無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的核心部分——反電勢(shì)過(guò)零檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究,給出了設(shè)計(jì)中幾個(gè)關(guān)鍵之所在.另外,論文以變頻空調(diào)壓縮機(jī)用無(wú)刷直流電機(jī)為樣機(jī),設(shè)計(jì)了一套基于"反電勢(shì)法"的無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)以Motorola公司的MC68HC908MR32單片機(jī)為核心.文中介紹了系統(tǒng)的各個(gè)組成部分,給出了相應(yīng)的抗干擾措施."三段式"起動(dòng)技術(shù)是"反電勢(shì)法"控制中常用的起動(dòng)方法,也是"反電勢(shì)法"控制中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié).文中對(duì)"三段式"起動(dòng)技術(shù)中轉(zhuǎn)子定位、外同步加速和外同步到自同步的切換進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論,指出了各部分的難點(diǎn),給出了相應(yīng)的解決方法."反電勢(shì)法"控制中不可避免的會(huì)存在轉(zhuǎn)子位置誤差,論文對(duì)這種誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析,提出了減少轉(zhuǎn)子位置誤差的方法.論文還介紹了"反電勢(shì)法"無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制中幾種常用的數(shù)字濾波算法,給出了該控制系統(tǒng)中采用這些算法的程序源代碼.在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,論文介紹了"反電勢(shì)法"無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行過(guò)程,討論了調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題并提出了解決方法.最后,文中給出了系統(tǒng)運(yùn)行中的電壓、反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)等信號(hào)的實(shí)測(cè)波形.調(diào)試結(jié)果表明,該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,具有良好的調(diào)速性能,達(dá)到了預(yù)期的效果.
標(biāo)簽： 電勢(shì) 無(wú)位置傳感器 無(wú)刷
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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無(wú)刷直流電機(jī),是隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和新型永磁材料的出現(xiàn)而迅速成熟起來(lái)的一種機(jī)電一體化電機(jī).隨著無(wú)刷直流電機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,其常用的帶位置傳感器控制方法暴露出了越來(lái)越多的局限性.同時(shí),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的不斷發(fā)展,基于高性能數(shù)字信號(hào)處理器的"狀態(tài)觀測(cè)器"法無(wú)位置傳感器控制則漸漸成為研究的熱點(diǎn).論文在詳細(xì)介紹了"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制原理的基礎(chǔ)上,建立了基于"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)模型,對(duì)模型中誤差造成的原因作出了定性和定量的分析,給出了解決的辦法.另外,論文以Texas Instrument公司的TMS320LF2407A數(shù)字信號(hào)處理器為核心,設(shè)計(jì)了一套基于"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"的無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng),并給出了各模塊的設(shè)計(jì)電路.文中介紹了系統(tǒng)的各個(gè)組成部分,并給出了系統(tǒng)的抗干擾措施."三段式"起動(dòng)技術(shù)是無(wú)傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制中的常用起動(dòng)方法,也是"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"控制中的一個(gè)重要環(huán)節(jié).文中對(duì)"三段式"起動(dòng)技術(shù)中轉(zhuǎn)子定位、外同步加速和外同步到自同步的切換三部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論,指出了各部分的難點(diǎn),給出了相應(yīng)的解決方法.基于"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"的控制系統(tǒng)中包含了大量的運(yùn)算和多路的AD采集,因此不可避免存在系統(tǒng)和測(cè)量誤差以及干擾噪聲,論文著重對(duì)系統(tǒng)誤差、量測(cè)誤差和干擾噪聲三個(gè)方面作了詳細(xì)的分析,并提出了解決的方法.對(duì)于噪聲信號(hào)的數(shù)字化處理,論文探討了常用的幾種數(shù)字濾波算法并給出了仿真波形.在前面所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,論文介紹了"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試過(guò)程,分析了調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題并提出了解決的方法.最后,文中給出了系統(tǒng)調(diào)試中的電壓、反電勢(shì)以及相電流等信號(hào)的實(shí)測(cè)波形,并與仿真結(jié)果作了比較分析.
標(biāo)簽： 擴(kuò)展 卡爾曼濾波 無(wú)位置傳感器
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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在傳統(tǒng)的直線驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合，都是由旋轉(zhuǎn)電機(jī)提供原動(dòng)力，再由絲杠、絲桿、齒條等中間機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)。這樣的設(shè)置，不僅在中間傳動(dòng)過(guò)程中消耗了大量的能量，而且摩擦產(chǎn)生的噪聲也非常明顯，同時(shí)也給系統(tǒng)的維護(hù)工作帶來(lái)了麻煩。 直線電機(jī)的出現(xiàn)可以使上述問(wèn)題得到解決，由于具備直接將電能轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)的能力，直線電機(jī)已經(jīng)在機(jī)床驅(qū)動(dòng)、集成電路組裝等場(chǎng)合逐漸取代了傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的位置。 自19世紀(jì)中期直線電機(jī)的概念被首次提出以來(lái)，經(jīng)過(guò)孕育、實(shí)驗(yàn)、開發(fā)和實(shí)用這四個(gè)階段的發(fā)展，并借助于電力電子技術(shù)，以及日漸成熟的直線電機(jī)控制技術(shù)，直線電機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了制造業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等各個(gè)方面。 與旋轉(zhuǎn)電機(jī)類似，按工作原理的不同，直線電機(jī)也有著各種類型，應(yīng)用較多的是直線步進(jìn)電機(jī)、直線同步電機(jī)和直線感應(yīng)電機(jī)。其中直線步進(jìn)電機(jī)更多的是應(yīng)用在需要精確定位的場(chǎng)合，比如半導(dǎo)體工業(yè)；后兩者則被應(yīng)用在需要連續(xù)和大推力的場(chǎng)合，比如機(jī)床。而直線同步電機(jī)，尤其是永磁直線同步電機(jī)，憑借更大的單位面積推力、更高的效率等優(yōu)點(diǎn)受到了更多的青睞，與此同時(shí)，由于沒(méi)有了勵(lì)磁繞組，電機(jī)的整個(gè)結(jié)構(gòu)也得以簡(jiǎn)化。另一方面，我國(guó)豐富的稀土資源也為這種電機(jī)的發(fā)展提供了廣泛空間。 作為一種較為新穎的電機(jī)，目前國(guó)內(nèi)仍缺乏系統(tǒng)化的永磁直線同步電機(jī)設(shè)計(jì)方案，尤其是電樞繞組部分。常用的方法仍是基于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，例如使用雙層疊繞組方案。通過(guò)對(duì)實(shí)際電機(jī)的軟件模擬，我們發(fā)現(xiàn)這樣的設(shè)計(jì)思路的表現(xiàn)并不能令人滿意，比如造成了動(dòng)子線圈槽滿率過(guò)大，電機(jī)設(shè)計(jì)難以形成系列化等缺點(diǎn)，而電機(jī)本身輸出推力的波動(dòng)也較大。 針對(duì)傳統(tǒng)方案的一系列缺點(diǎn)，本文提出了一種新的永磁直線同步電機(jī)設(shè)計(jì)方案。該方案基于“單元電機(jī)”的概念，使用單層同心式線圈。當(dāng)目標(biāo)推力要求變化時(shí)，只需改變“單元電機(jī)”的數(shù)目和排列組合的方式，就可以達(dá)到改變的目的。而每個(gè)單元中的繞組連接方式則不需要改變，由此避免了繁瑣而復(fù)雜的繞組設(shè)計(jì)，這就給電機(jī)的系列化設(shè)計(jì)帶來(lái)了便捷。同時(shí)，單層繞組的使用也更方便嵌線，也更有利于降低銅耗，提高效率。 在完成單元電機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)的基礎(chǔ)上，本文利用加拿大Infolytica公司出品的電磁場(chǎng)有限元分析軟件MagNet對(duì)電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行了模擬，并得到了電機(jī)的額定輸出推力曲線和反電動(dòng)勢(shì)曲線，輸出推力曲線較之傳統(tǒng)方案也更平穩(wěn)。體現(xiàn)了該設(shè)計(jì)方案的優(yōu)越性。
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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低壓電器電弧運(yùn)動(dòng)過(guò)程三維成像理論及運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究在國(guó)內(nèi)外取得了一定的進(jìn)展，但作為一種新型電弧研究方法，特別是對(duì)電弧運(yùn)動(dòng)可視化方面的研究尚處于起步階段，其技術(shù)涉及到電器學(xué)、數(shù)值計(jì)算、圖像處理、計(jì)算機(jī)科學(xué)等眾多學(xué)科領(lǐng)域，加之電弧復(fù)雜的非線性特性及其瞬時(shí)特性，導(dǎo)致測(cè)量研究的困難，在電弧機(jī)理、性能分析和模型設(shè)計(jì)等方面都還不夠成熟、完善。所以，在電弧模型理論研究、電器電磁機(jī)構(gòu)的三維有限元分析、電器的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、電弧動(dòng)態(tài)特性研究等方面，存在大量的工作要做。對(duì)這些問(wèn)題的深入研究，可以更好地認(rèn)識(shí)電器觸頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中極其復(fù)雜的電、熱、磁、機(jī)械等一系列現(xiàn)象。 為了從不同角度觀察分析電弧在滅弧室中的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，本文在研究開關(guān)電器電弧圖像增強(qiáng)及運(yùn)動(dòng)過(guò)程三維可視化的基礎(chǔ)上，分析電弧形成機(jī)理、電弧特性和運(yùn)動(dòng)形態(tài)的基本理論，進(jìn)一步考慮其模型特性和電弧等離子體磁壓縮效應(yīng)，建立其運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。電弧圖像需要的處理主要有：圖像數(shù)字化、圖像平滑、圖像分割、圖像邊緣檢測(cè)、圖像增強(qiáng)。本文提出一種基于小波變換的圖像增強(qiáng)和直方圖的圖像增強(qiáng)算法，在保留電弧弧柱強(qiáng)特征的同時(shí)，突出顯示電器動(dòng)觸頭圖像特征使增強(qiáng)后的電弧圖像適合人類的視覺(jué)特征，為電弧動(dòng)態(tài)過(guò)程分析和電弧可視化模型的構(gòu)建提供有效的分析基礎(chǔ)，并取得良好的電弧圖像增強(qiáng)效果。本文構(gòu)造了基于比色測(cè)溫原理的電弧輻射拾取、圖像采集、同步控制、數(shù)據(jù)處理等硬件裝置，對(duì)試驗(yàn)采集裝置進(jìn)行了標(biāo)定；將醫(yī)學(xué)上成功應(yīng)用的計(jì)算機(jī)層析成像理論，應(yīng)用于對(duì)電弧進(jìn)行三維溫度場(chǎng)重建的研究，構(gòu)造可單面陣CCD采集三組六路投影輻射強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)對(duì)觸頭邊緣檢測(cè)的手段精確定位于不同光路中電弧的位置，對(duì)輻射拾取光路進(jìn)行校準(zhǔn)，編制了系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)電弧三維溫度場(chǎng)的重建。研究數(shù)學(xué)模擬計(jì)算方法，提出了適合低壓電器電弧數(shù)學(xué)模型計(jì)算的方法。用計(jì)算機(jī)求解獲得以前依靠實(shí)驗(yàn)才能獲得的開斷波形及運(yùn)動(dòng)過(guò)程，將理論分析、試驗(yàn)研究和計(jì)算機(jī)仿真有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)更加科學(xué)和準(zhǔn)確，可以大大減少設(shè)計(jì)周期，減少試驗(yàn)的盲目性和費(fèi)用，有利于提高電器產(chǎn)品的技術(shù)性能，對(duì)于新產(chǎn)品開發(fā)，優(yōu)化滅弧室設(shè)計(jì)及模擬實(shí)驗(yàn)，具有十分重要的意義。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：cngeek
隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)正在各個(gè)行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，而FPGA技術(shù)的不斷成熟改變了通常采用并行計(jì)算機(jī)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)等作為嵌入式處理器的慣例。可編程邏輯器件(FPGA)憑借其較低的開發(fā)成本、較高的并行處理速度、較大的靈活性及其較短的開發(fā)周期等特點(diǎn)，在圖像處理系統(tǒng)中有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 本文提出了一種基于FPGA的圖像采集處理系統(tǒng)解決方案，并選用低成本高性能的Altera公司的CycloneIII系列FPGA EP3C40F324為核心，設(shè)計(jì)開發(fā)了圖像采集處理的軟硬件綜合系統(tǒng)。文章闡述了如何在FPGA中嵌入NiosII軟核處理器并完成圖像采集處理系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)方案。硬件電路上，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了三塊電路板：FPGA核心處理板、圖像采集卡、圖像顯示卡，其中通過(guò)I2C總線對(duì)采集卡的工作模式進(jìn)行配置，在采集模塊控制下，將采集到的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SDRAM；根據(jù)VGA顯示原理及其時(shí)序關(guān)系，設(shè)計(jì)了VGA顯示輸出控制模塊，合成了VGA工作的控制信號(hào)，又根據(jù)VGA顯示器的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，合成VGA接口的水平和幀同步信號(hào)。邏輯硬件上，應(yīng)用SOPCBuilder工具生成了FPGA內(nèi)部的邏輯硬件功能模塊，定制了NiosII IP core、CMOS圖像采集模塊、VGA Controller及其I2C總線接口，系統(tǒng)各模塊間通過(guò)Avalon總線連接起來(lái)。軟件部分，在NiosII內(nèi)核處理器上實(shí)現(xiàn)了彩色圖像顏色空間轉(zhuǎn)換、二值化、形態(tài)學(xué)腐蝕處理及其目標(biāo)定位等算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文提出的方案及算法的正確性，可行性。
標(biāo)簽： FPGA 圖像采集 處理系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-08-05
上傳用戶：woshiyaosi
隨著國(guó)內(nèi)交流伺服電機(jī)等硬件技術(shù)逐步成熟，高運(yùn)算能力的控制芯片與電機(jī)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(diǎn)，這樣使得交流伺服系統(tǒng)成為現(xiàn)代電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。 本文主要是基于MCU研究和設(shè)計(jì)了交流永磁電機(jī)位置伺服控制系統(tǒng)。針對(duì)三相永磁同步電機(jī)的物理方程，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)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(jī)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(shí)現(xiàn)功率驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)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(cè)三相定子繞組電流；由增量式磁性編碼器檢測(cè)永磁轉(zhuǎn)子位置，并設(shè)計(jì)一種比較快速的轉(zhuǎn)子初始檢測(cè)方法。 軟件方面，采用結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言C和單片機(jī)M16C匯編語(yǔ)言混編，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)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(shí)保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制性能；由軟件方式實(shí)現(xiàn)經(jīng)典PID控制和簡(jiǎn)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(duì)控制策略進(jìn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的伺服控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟動(dòng)，調(diào)速和定位等，并能達(dá)到系統(tǒng)的性能指標(biāo)。
標(biāo)簽： 位置伺服 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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