專輯類-電子基礎(chǔ)類專輯-153冊-2.20G 21世紀(jì)大學(xué)新型參考教材系列-集成電路B-荒井-159頁-2.8M.pdf
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永磁同步發(fā)電機(jī)由于一系列高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航空航天、國防和日常生活中得到廣泛應(yīng)用，并且受到許多學(xué)者的關(guān)注，其研究領(lǐng)域主要涉及永磁同步發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)、精確性能分析、控制等方面。 本課題作為國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《無刷無勵(lì)磁機(jī)諧波勵(lì)磁的混合勵(lì)磁永磁電機(jī)的研究》的課題，主要研究永磁電機(jī)的電磁場空載和負(fù)載計(jì)算，求出永磁電機(jī)的電壓波形和電壓調(diào)整率，為分段式轉(zhuǎn)子的混合勵(lì)磁永磁電機(jī)的研究奠定基礎(chǔ)，主要做了以下工作： 首先介紹了永磁同步發(fā)電機(jī)的基本原理，包括永磁同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和永磁同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行性能，采用傳統(tǒng)解析理論給出了電壓調(diào)整率的計(jì)算方法及外特性的計(jì)算模型；然后用有限元ANSYS對永磁同步發(fā)電機(jī)樣機(jī)進(jìn)行實(shí)體建模，經(jīng)過定義分配材料、劃分網(wǎng)格、加邊界條件和載荷、求解計(jì)算等，得到矢量磁位Az、磁場強(qiáng)度H、磁感應(yīng)強(qiáng)度B等結(jié)果，直觀地看出電機(jī)內(nèi)部的磁場分布情況。 其次根據(jù)電磁場計(jì)算結(jié)果，應(yīng)用齒磁通法對其進(jìn)行后處理。該方法求解轉(zhuǎn)子在一個(gè)齒距內(nèi)不同位置處的磁場，以定子齒的磁通為計(jì)算單位，根據(jù)繞組與齒的匝鏈關(guān)系，計(jì)算出磁鏈隨時(shí)間的變化，進(jìn)而得到永磁同步發(fā)電機(jī)空、負(fù)載時(shí)電壓大小及波形。通過計(jì)算結(jié)果寫實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比，驗(yàn)證了齒磁通法的正確性，為計(jì)算永磁同步發(fā)電機(jī)各種性能特性提供有力工具。 最后，基于齒磁通法對永磁同步發(fā)電機(jī)的外特性進(jìn)行了深入研究，定量分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對外特性的影響規(guī)律，提出了有效降低電壓調(diào)整率的方法的是：增加氣隙長度g的同時(shí)，適當(dāng)增加永磁體的磁化方向的長度hm；此外，要盡量的減少每相串聯(lián)匝數(shù)N和增大導(dǎo)線面積以減小阻抗參數(shù)。通過改變電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，對其電磁場進(jìn)行計(jì)算，找到永磁電機(jī)電壓調(diào)整率的變化規(guī)律，為加電勵(lì)磁的混合勵(lì)磁永磁電機(jī)做準(zhǔn)備，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。
標(biāo)簽： 永磁同步 發(fā)電機(jī) 磁場分析
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文分析了永磁同步直線電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行機(jī)理與運(yùn)行特性，并通過坐標(biāo)變換，分別得出了電機(jī)在a—b—c，α—β、d—q坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。針對永磁同步直線電機(jī)模型的非線性與耦合特性，采用了次級磁場定向的矢量控制，并使id=0，不但解決了上述問題，還實(shí)現(xiàn)了最大推力電流比控制。為了獲得平穩(wěn)的推力，采用了SVPWM控制，并對它算法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。 針對速度環(huán)采用傳統(tǒng)PID控制難以滿足高性能矢量控制系統(tǒng)，通過對傳統(tǒng)PID控制和模糊控制理論的研究，將兩者相結(jié)合，設(shè)計(jì)出能夠在線自整定的模糊PID控制器。將該控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PID控制器應(yīng)用于速度環(huán)，以提高系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能。 在以上分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了永磁同步直線電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的軟、硬件。其中電流檢測采用了新穎的電流傳感器芯片IR2175，以解決溫漂問題；速度檢測采用了增量式光柵尺，設(shè)計(jì)了與DSP的接口電路，通過M/T法實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的測速。最后在Matlab/Simlink下建立了電機(jī)及其矢量控制系統(tǒng)的仿真模型，并對分別采用傳統(tǒng)PID速度控制器和模糊PID速度控制器的系統(tǒng)進(jìn)行仿真，結(jié)果表明采用模糊PID控制具有更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，能有效的抑制暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)下的推力脈動(dòng)，對于負(fù)載擾動(dòng)具有較強(qiáng)的魯棒性。
上傳時(shí)間： 2013-07-04
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現(xiàn)如今，逆變器的脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)作為一種最常見的調(diào)制方式在交流傳動(dòng)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。采用PWM調(diào)制技術(shù)的最終目的在于追求逆變器輸出電壓、電流波形更接近正弦從而進(jìn)一步控制負(fù)載電機(jī)的磁通正弦化。為了達(dá)到這些目的，很多種基于PWM原理的調(diào)制方法被相繼提出并應(yīng)用。 在鐵道牽引調(diào)速系統(tǒng)中，逆變裝置具有調(diào)速范圍寬，輸出頻率變化快等特點(diǎn)，而逆變器本身器件的開關(guān)頻率又不是很高。這種情況下，分段同步調(diào)制模式的使用有效地改善了變頻器的輸出，達(dá)到了減少諧波的目的。本文圍繞分段同步調(diào)制在交流牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，主要目的在于解決該調(diào)制模式應(yīng)用中存在的切換點(diǎn)選擇、切換震蕩沖擊等問題。文章詳細(xì)討論了分段調(diào)制模式下載波比和載波比切換點(diǎn)選取的原則，重點(diǎn)分析了分段同步調(diào)制模式下載波比切換點(diǎn)沖擊電壓的產(chǎn)生原因和危害，提出了改善電壓電流沖擊的方法，并在搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上驗(yàn)證了理論分析的正確性。此外，本文還對列車高速時(shí)載波比極低的極限情況下分段同步調(diào)制對變頻器輸出交流電壓和直流回流電流諧波的改善情況進(jìn)行了理論推導(dǎo)和仿真分析。 論文搭建了用于調(diào)制實(shí)驗(yàn)的3.7kW小功率電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在開環(huán)的VVVF調(diào)速系統(tǒng)中進(jìn)行了分段同步調(diào)制載波比切換實(shí)驗(yàn)；在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了分段同步調(diào)制模式下的電機(jī)牽引模型，進(jìn)行了分段同步調(diào)制載波比切換仿真；實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果表明，文章所提出的方法很好地完成了分段同步算法且有效抑制了可能發(fā)生的沖擊，所得結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，各種電子設(shè)備對時(shí)間精度的要求日益提升。在衛(wèi)星發(fā)射、導(dǎo)航、導(dǎo)彈控制、潛艇定位、各種觀測、通信等方面，時(shí)鐘同步技術(shù)都發(fā)揮著極其重要的作用，得到了廣泛的推廣。對于分布式采集系統(tǒng)來說，中心主站需要對來自于不同采集設(shè)備的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，得到各個(gè)采集點(diǎn)對同一事件的采集時(shí)間差異，通過對該時(shí)間差異的分析，最終做出對事件的準(zhǔn)確判斷。如果分布式采集系統(tǒng)中的各個(gè)采集設(shè)備不具有統(tǒng)一的時(shí)鐘基準(zhǔn)，那么得到的各個(gè)采集時(shí)間差異就不能反映出實(shí)際情況，中心主站也無法準(zhǔn)確地對事件進(jìn)行分析和判斷，甚至得出錯(cuò)誤的結(jié)論。因此，時(shí)鐘同步是分布式采集系統(tǒng)正常運(yùn)作的必要前提。 目前國內(nèi)外時(shí)鐘同步領(lǐng)域常用的技術(shù)有GPS授時(shí)技術(shù)，鎖相環(huán)技術(shù)和IRIG-B 碼等。GPS授時(shí)技術(shù)雖然精度高，抗干擾性強(qiáng)，但是由于需要專用的GPS接收機(jī)，若單純使用GPS 授時(shí)技術(shù)做時(shí)鐘同步，就需要在每個(gè)采集點(diǎn)安裝接收機(jī)，成本較高。鎖相環(huán)是一種讓輸出信號(hào)在頻率和相位上與輸入?yún)⒖夹盘?hào)同步的技術(shù)，輸出信號(hào)的時(shí)鐘準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性直接依賴于輸入?yún)⒖夹盘?hào)。IRIG-B 碼是一種信息量大，適合傳輸?shù)臅r(shí)間碼，但是由于其時(shí)間精度低，不適合應(yīng)用于高精度時(shí)鐘同步的系統(tǒng)。基于上述分析，本文結(jié)合這三種常用技術(shù)，提出了一種基于FPGA的分布式采集系統(tǒng)時(shí)鐘同步控制技術(shù)。該技術(shù)既保留了GPS 授時(shí)的高精確度和高穩(wěn)定性，又具備IRIG-B時(shí)間碼易傳輸和低成本的特性，為分布式采集系統(tǒng)中的時(shí)鐘同步提供了一種新的解決方案。 本文中的設(shè)計(jì)采用了Ublox公司的精確授時(shí)GPS芯片LEA-5T，通過對GPS芯片串行時(shí)間信息解碼，獲得準(zhǔn)確的UTC時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)了分布式采集系統(tǒng)中各個(gè)采集設(shè)備的精確時(shí)間打碼。為了能夠使整個(gè)分布式采集系統(tǒng)具有統(tǒng)一的高精度數(shù)據(jù)采集時(shí)鐘，本論文采用了數(shù)?；旌系逆i相環(huán)技術(shù)，將GPS 接收芯片輸出的高精度秒信號(hào)作為參考基準(zhǔn)，生成了與秒信號(hào)高精度同步的100MHZ 高頻時(shí)鐘。本文在FPGA 中完成了IRIG-B 碼的編碼部分，將B 碼的準(zhǔn)時(shí)標(biāo)志與GPS 秒信號(hào)同步，提高了IRIG-B 碼的時(shí)間精度。在分布式采集系統(tǒng)中，IRIG-B時(shí)間碼能直接通過串口或光纖將各個(gè)采集點(diǎn)時(shí)間與UTC時(shí)間統(tǒng)一，節(jié)約了各點(diǎn)布設(shè)GPS 接收機(jī)的高昂成本。最后，通過PC104總線對時(shí)鐘同步控制卡進(jìn)行了數(shù)據(jù)讀取和測試，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提出了改進(jìn)方案。實(shí)驗(yàn)表明，改進(jìn)后的時(shí)鐘同步控制方案具有很高的時(shí)鐘同步精度，對時(shí)鐘同步技術(shù)有著重大的推進(jìn)意義！
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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便攜式B型超聲診斷儀具有無創(chuàng)傷、簡便易行、相對價(jià)廉等優(yōu)勢，在臨床中越來越得到廣泛的應(yīng)用。它將超聲波技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及生物醫(yī)學(xué)工程等技術(shù)融合在一起。開展該課題的研究對提高臨床診斷能力和促進(jìn)我國醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。 便攜式B型超聲診斷儀由人機(jī)交互系統(tǒng)、探頭、成像系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)構(gòu)成。其基本工作過程是：首先人機(jī)交互系統(tǒng)接收到用戶通過鍵盤或鼠標(biāo)發(fā)出的命令，然后成像系統(tǒng)根據(jù)命令控制探頭發(fā)射超聲波，并對回波信號(hào)處理、合成圖像，最后通過顯示系統(tǒng)完成圖像的顯示。 成像系統(tǒng)作為便攜式B型超聲診斷儀的核心對圖像質(zhì)量有決定性影響，但以前研制的便攜式B型超聲診斷儀的成像系統(tǒng)在三個(gè)方面存在不足：第一、采用的是單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，控制精度不高，導(dǎo)致成像系統(tǒng)采樣不精確；第二、采用的數(shù)字掃描變換算法太粗糙，影響超聲圖像的分辨率；第三、它的CPU多采用的是51系列單片機(jī)，測量速度太慢，同時(shí)也不便于系統(tǒng)升級和擴(kuò)展。 針對以上不足，提出了基于FPGA的B型超聲成像系統(tǒng)解決方案，采用Altera公司的EP2C5Q208C8芯片實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)步距角的細(xì)分，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)更勻速，提高了采樣精度；提出并采用DSTI-ULA算法（Uniform Ladder Algorithm based on Double Sample and Trilinear Interotation）在FPGA內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)字掃描變換，提高了圖像分辨率；人機(jī)交互系統(tǒng)采用S3C2410-AL作為CPU，改善了測量速度和系統(tǒng)的擴(kuò)展性。 通過對系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)、制作，軟件的編寫、調(diào)試，結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的便攜式B型超聲成像系統(tǒng)圖像分辨率高、測量速度快、體積小、操作方便。本文所設(shè)計(jì)的便攜式B型超聲診斷儀可在野外作業(yè)和搶險(xiǎn)（諸如地震、抗洪）中發(fā)揮作用，同時(shí)也可在鄉(xiāng)村診所中完成對相關(guān)疾病的診斷工作。
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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在現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)中，矢量控制原理以及空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）技術(shù)使得交流電機(jī)能夠獲得和直流電機(jī)相媲美的性能。永磁同步電機(jī)（PMSM）是一個(gè)復(fù)雜耦合的非線性系統(tǒng)。本文在Matlab/Simulink環(huán)境下，通過對PMSM本體、d/q坐標(biāo)系向a/b/c坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換等模塊的建立與組合，構(gòu)建了永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)仿真模型。仿真結(jié)果證明了該系統(tǒng)模型的有效性。
標(biāo)簽： MatlabSimulink PMSM 永磁同步電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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數(shù)字超聲診斷設(shè)備在臨床診斷中應(yīng)用十分廣泛，研制全數(shù)字化的醫(yī)療儀器已成為趨勢。盡管很多超聲成像儀器設(shè)計(jì)制造中使用了數(shù)字化技術(shù)，但是我們可以說現(xiàn)代VLSI 和EDA 技術(shù)在其中并沒有得到充分有效的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展，PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關(guān)的領(lǐng)域都得到了較好的應(yīng)用，例如數(shù)字通信和相控雷達(dá)領(lǐng)域。 在研究現(xiàn)代超聲成像原理的基礎(chǔ)上，我們首先介紹了常見的數(shù)字超聲成像儀器的基本結(jié)構(gòu)和模塊功能，同時(shí)也介紹了現(xiàn)代FPGA 和EDA 技術(shù)。隨后我們詳細(xì)分析討論了B 超中，全數(shù)字化波束合成器的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)手段。我們設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了片內(nèi)高速異步FIFO 以降低采樣率，仿真結(jié)果表明資源使用合理且訪問時(shí)間很小。正交檢波方法既能給出灰度超聲成像所需要的回波的幅值信息，也能給出多普勒超聲成像所需要的回波的相移信息。我們設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于直接數(shù)字頻率合成原理的數(shù)控振蕩器，能夠給出一對幅值和相位較平衡的正交信號(hào)，且在FPGA 片內(nèi)實(shí)現(xiàn)方案簡單廉價(jià)。數(shù)控振蕩器輸出波形的頻率可動(dòng)態(tài)控制且精度較高，對于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減，導(dǎo)致回波中心頻率下移的聲學(xué)物理現(xiàn)象，可視作將回波接收機(jī)的中心頻率同步動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行補(bǔ)償。 還設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了B 型數(shù)字超聲診斷儀前端發(fā)射波束聚焦和掃描控制子系統(tǒng)。在單片F(xiàn)PGA 芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了聚焦延時(shí)、脈寬和重復(fù)頻率可動(dòng)態(tài)控制的發(fā)射驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生器、線掃控制、探頭激勵(lì)控制、功能碼存儲(chǔ)等功能模塊，功能仿真和時(shí)序分析結(jié)果表明該子系統(tǒng)為設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高速度、高精度、高集成度的全數(shù)字化超聲診斷設(shè)備打下了良好的基礎(chǔ)，將加快其研發(fā)和制造進(jìn)程，為生物醫(yī)學(xué)電子、醫(yī)療設(shè)備和超聲診斷等方面帶來新思路。
標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字 中的應(yīng)用 超聲診斷儀
上傳時(shí)間： 2013-06-18
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超聲理論與技術(shù)的快速發(fā)展，使超聲設(shè)備不斷更新，超聲檢查已成為預(yù)測和評價(jià)疾病及其治療結(jié)果不可缺少的重要方法。超聲診斷技術(shù)不僅具有安全、方便、無損、廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，其優(yōu)越性還在于它選用診斷參數(shù)的多樣性及其在工程上實(shí)現(xiàn)的靈活性。 全數(shù)字B超診斷儀基于嵌入式ARM9+FPGA硬件平臺(tái)、LINUX嵌入式操作系統(tǒng)，是一種新型的、操作方便的、技術(shù)含量高的機(jī)型。它具有現(xiàn)有黑白B超的基本功能，能夠?qū)Τ暬夭〝?shù)據(jù)進(jìn)行靈活的處理，從而使操作更加方便，圖象質(zhì)量進(jìn)一步提高，并為遠(yuǎn)程醫(yī)療、圖像存儲(chǔ)、拷貝等打下基礎(chǔ)，是一種很有發(fā)展前景、未來市場的主打產(chǎn)品。全數(shù)字B型超聲診斷儀的基本技術(shù)特點(diǎn)是用數(shù)字硬件電路來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)量極其龐大的超聲信息的實(shí)時(shí)處理，它的實(shí)現(xiàn)主要倚重于FPGA技術(shù)。現(xiàn)在FPGA已經(jīng)成為多種數(shù)字信號(hào)處理（DSP）應(yīng)用的強(qiáng)有力解決方案。硬件和軟件設(shè)計(jì)者可以利用可編程邏輯開發(fā)各種DSP應(yīng)用解決方案?？删幊探鉀Q方案可以更好地適應(yīng)快速變化的標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和性能需求。 本論文首先闡述了醫(yī)療儀器發(fā)展現(xiàn)狀和嵌入式計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及發(fā)展?fàn)顩r，提出了課題研究內(nèi)容和目標(biāo)。然后從B超診斷原理及全數(shù)字B超診斷儀設(shè)計(jì)入手深入分析了B型超聲診斷儀的系統(tǒng)的硬件體系機(jī)構(gòu)。對系統(tǒng)的總體框架和ARM模塊設(shè)計(jì)做了描述后，接著分析了超聲信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理的各個(gè)子模塊、可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、編程原理、設(shè)計(jì)流程以及ARM處理模塊和FPGA模塊的主要通訊接口。接著，本論文介紹了基于ARM9硬件平臺(tái)的LINUX嵌入式操作系統(tǒng)的移植和設(shè)備驅(qū)動(dòng)的開發(fā)，詳細(xì)描述了B型超聲診斷儀的軟件環(huán)境的架構(gòu)及其設(shè)備驅(qū)動(dòng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。最后對整個(gè)系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)和展望。
標(biāo)簽： ARM 全數(shù)字 儀的設(shè)計(jì) 超聲診斷
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