風能作為一種清潔可再生能源，發(fā)展迅速，已經成為世界新能源最主要的發(fā)展方向之一。本文以863計劃項目"MW級風力發(fā)電機組電控系統(tǒng)研制"為研究背景，介紹了1.2MW永磁同步電機變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)，研究了變流系統(tǒng)中逆變器的控制方法。 本文首先對風力發(fā)電進行了概述，介紹了我國和世界風電發(fā)展狀況以及技術發(fā)展趨勢。當今風力發(fā)電技術，大功率直驅化和雙饋是兩個發(fā)展方向，本課題1.2MW風力發(fā)電系統(tǒng)就是采用了永磁同步電機加交直交變流系統(tǒng)的結構模式，中間省去了齒輪箱，減少了維護，具有較好的發(fā)展前景。 論文第二章首先對風輪機葉片的空氣動力特性進行了分析，介紹了不同風速下風力發(fā)電機的控制策略。就直驅技術與變速箱/感應電機技術--目前風力發(fā)電領域變速恒頻技術的兩大發(fā)展方向作了較為詳細的介紹分析。 在變流系統(tǒng)中，逆變并網是重要的環(huán)節(jié)，起到了將電能傳輸?shù)诫娋W的作用。文章中重點分析了三相并網逆變器的主電路結構、原理和工作方法，并進行了理論推導和公式說明。 本文對1.2MW永磁同步電機變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的主電路參數(shù)的選擇作了理論推導和計算，包括主電路直流側電容，網側電感，三重化升壓電感，網側濾波電容等，還確定了斬波和逆變部分所采用的開關管和六相整流所采用的二極管，并在額定正常工作情況下，分別計算斬波和逆變部分開關管的損耗和開關管的結溫。 本課題采用瞬時電流法對并網逆變器進行控制。在實驗中上確定了電壓外環(huán)和電流內環(huán)的PI參數(shù)，順利完成了閉環(huán)控制實驗。 文中采用DSP2407高速集成控制芯片是控制的核心，并根據(jù)控制流程圖對其控制進行了軟硬件設計，實現(xiàn)了控制板上的信號采集、運算、故障檢測、電路驅動等功能。并進行了小功率試驗，得到了較好的電壓電流波形，并對波形進行了詳細分析，驗證了本文采用方法的正確性。
上傳時間： 2013-07-06
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本文主要的研究為對轉永磁無刷直流電動機控制問題，對轉永磁無刷直流電動機在艦船、水下航行器等對轉推進系統(tǒng)中有著廣泛的應用前景。它具有無刷直流電動機的一切優(yōu)點：功率密度大、調速性能好、運行效率高、結構簡單、運行可靠、維護方便等等。其與普通的永磁無刷直流電動機的差別僅僅在于原來靜止的電樞部分和旋轉的永磁體部分都可以相對于靜止部分旋轉，即有兩個轉子，根據(jù)作用力與反作用力的原理，兩個轉子受到的電磁轉矩在任意時刻都是大小相等、方向相反的。因此兩個轉子必將沿著相反的方向旋轉。 論文主要工作和創(chuàng)新點如下： 1)介紹了對轉永磁無刷直流電機與普通永磁無刷直流電機的區(qū)別、優(yōu)點及應用，詳細分析了其工作原理，并建立對轉永磁無刷直流電機本體的數(shù)學模型，接著利用MATLAB/Simulink建立對轉永磁無刷直流電機的仿真模型。 2)研究了無位置傳感器對轉永磁無刷直流電機的控制方法。采用基于DSP的三次諧波過零點檢測方法來檢測電機轉子的位置與轉速，采用數(shù)字鎖相環(huán)對三次諧波過零點進行90°延遲： 3)控制系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，即速度環(huán)與電流環(huán)來組成調速控制系統(tǒng)，其中速度環(huán)采用了基于改進的BP神經網絡PID自適應控制，電流環(huán)采用滯環(huán)控制，并對整個系統(tǒng)進行仿真。 4)在仿真研究的基礎上，本文進行了以TMS320I~F2407A的DSP芯片為控制核心的無位置傳感器對轉永磁無刷直流電機數(shù)字控制系統(tǒng)的軟硬件設計。
上傳時間： 2013-04-24
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論文以反應式步進電機為研究對象，應用了先進的FPGA/CPLD技術，設計了一種全數(shù)字的步進電機控制系統(tǒng)，通過了仿真、綜合和下載的各個程序測試環(huán)節(jié)，并在實驗中得到了良好的應用。 本論文分析了反應式步進電機工作原理以及其具體的控制過程，然后闡述了FPGA的設計原理以及所涉及到的相關芯片，接著對所要應用的硬件語言VerilogHDL方面的知識進行了簡要地介紹，這些為論文的具體設計部分提供了理論基礎。 本系統(tǒng)針對需要實現(xiàn)對步進電機的調速，設計出了一種符合要求的連續(xù)可調的脈沖信號發(fā)生器，整個脈沖信號發(fā)生器有兩個大的模塊組成，最后用一個頂層的模塊將二者連接起來，并且每個子模塊以及頂層的模塊都通過了仿真測試。系統(tǒng)采用了模塊化的設計思路，為系統(tǒng)的設計和維護提供了方便，同時也提高了系統(tǒng)性能的可擴展性。系統(tǒng)采用一種軟件硬化的設計思路，應用了VerilogHDL硬件語言，該語言較容易理解。軟件也是采用了目前應用比較廣泛的幾種。在最后的實物實驗中也取得了良好的效果，從而證明了設計的正確性。論文針對VerilogHDL硬件語言的應用技巧以及實際編寫程序中經常遇到的問題都做了詳細的解釋，并提出了幾個解決問題的方法；對于如何合理的選擇芯片，文章也做了仔細說明。 FPGA+VerilogHDL+EDA工具構成的數(shù)字系統(tǒng)現(xiàn)場集成技術，是本系統(tǒng)設計的核心部分，該門技術具有操作靈活、利用廣泛以及價廉等特點。該門技術具有旺盛的生命力和廣闊的前景，必然推動著整個集成電路產業(yè)系統(tǒng)集成的進一步發(fā)展。整個系統(tǒng)設計采用了全數(shù)字化的控制方案，使系統(tǒng)更加緊湊、更加合理以及經濟節(jié)約。由于系統(tǒng)的全數(shù)字化，使得整個系統(tǒng)運行變得十分可靠，調試也極為方便。作為一種先進技術的應用，論文在很多方面做了新的嘗試。
標簽： FPGA 步進電機控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-05-20
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逆變控制器的發(fā)展經歷從分立元件的模擬電路到以專用微處理芯片（DSP/MCU）為核心的電路系統(tǒng)，并從數(shù)?；旌想娐愤^渡到純數(shù)字控制的歷程。但是，通用微處理芯片是為一般目的而設計，存在一定局限。為此，近幾年來逆變器專用控制芯片（ASIC）實現(xiàn)技術的研究越來越受到關注，已成為逆變控制器發(fā)展的新方向之一。本文利用一個成熟的單相電壓型PWM逆變器控制模型，圍繞逆變器專用控制芯片ASIC的實現(xiàn)技術，依次對專用芯片的系統(tǒng)功能劃分，硬件算法，全系統(tǒng)的硬件設計及優(yōu)化，流水線操作和并行化，芯片運行穩(wěn)定性等問題進行了初步研究。首先引述了單相電壓型PWM逆變器連續(xù)時間和離散時間的數(shù)學模型，以及基于極點配置的單相電壓型PWM逆變器電流內環(huán)電壓外環(huán)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的設計過程，同時給出了仿真結果，仿真表明此系統(tǒng)具有很好的動、靜態(tài)性能，并且具有自動限流功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。緊接著分析了FPGA器件的特征和結構。在給出本芯片應用目標的基礎上，制定了FPGA目標器件的選擇原則和芯片的技術規(guī)格，完成了器件選型及相關的開發(fā)環(huán)境和工具的選取。然后系統(tǒng)闡述了復雜FPGA設計的設計方法學，詳細介紹了基于FPGA的ASIC設計流程，概要介紹了僅使用QuartusII的開發(fā)流程，以及Modelsim、SynplifyPro、QuartusII結合使用的開發(fā)流程。在此基礎上，進行了芯片系統(tǒng)功能劃分，針對：DDS標準正弦波發(fā)生器，電壓電流雙環(huán)控制算法單元，硬件PI算法單元，SPWM產生器，三角波發(fā)生器，死區(qū)控制器，數(shù)據(jù)流/控制流模塊等逆變器控制硬件算法/控制單元，研究了它們的硬件算法，完成了模塊化設計。分析了全數(shù)字鎖相環(huán)的結構和模型，以此為基礎，設計了一種應用于逆變器的，用比例積分方法替代傳統(tǒng)鎖相系統(tǒng)中的環(huán)路濾波，用相位累加器實現(xiàn)數(shù)控振蕩器（DCO）功能的高精度二階全數(shù)字鎖相環(huán)（DPLL）。分析了“流水線操作”等設計優(yōu)化問題，并針對逆變器控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)算法呈多層結構，且層與層之間還有數(shù)據(jù)流聯(lián)系，其執(zhí)行順序和數(shù)據(jù)流的走向較為復雜，不利于直接采用流水線技術進行設計的特點，提出一種全新的“分層多級流水線”設計技術，有效地解決了復雜控制系統(tǒng)的流水線優(yōu)化設計問題。本文最后對芯片運行穩(wěn)定性等問題進行了初步研究。指出了設計中的“競爭冒險”和飽受困擾之苦的“亞穩(wěn)態(tài)”問題，分析了產生機理，并給出了常用的解決措施。
上傳時間： 2013-05-28
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雙足機器人是一個多自由度、多變量、非線性的復雜動力學系統(tǒng)。其控制平臺的研究往往涉及嵌入式技術、傳感器技術、步態(tài)規(guī)劃、路徑導航、人工智能、自動化控制等多種理論與技術，體現(xiàn)了信息科學和人工智能技術的最新成果，應用領域廣大，具有重要的研究價值。其中，雙足機器人導航控制系統(tǒng)是雙足機器人控制平臺研究中的重點和難點，將在自動駕駛、未知區(qū)域的探索、危險環(huán)境作業(yè)、核電站的維護等領域中發(fā)揮極大的作用。 本文以雙足機器人導航控制系統(tǒng)的設計為研究背景，結合嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的關鍵技術，主要論述了兩個核心內容：一是雙足機器人導航決策系統(tǒng)的設計。該系統(tǒng)是基于一種新式的ARM&DSP主從控制模式下的設計。該設計借助內外傳感器系統(tǒng)的反饋，通過對多傳感器信息的融合與處理，在導航決策算法的作用下，實現(xiàn)雙足機器人在未知環(huán)境下平滑的自主導航。二是為增強雙足機器人導航的人機交互性和控制系統(tǒng)對突發(fā)事件的處理能力，在基于MiniGUI的系統(tǒng)平臺上設計了雙足機器人的導航控制系統(tǒng)界面。論文的主要內容包括： 首先，設計了雙足機器人的本體模型，并對雙足機器人的步態(tài)規(guī)劃做了理論研究，為步態(tài)控制獲得理論上的支持。 然后，就雙足機器人導航控制平臺的搭建做了詳細的介紹，并著重對主從控制器間通訊的CAN接口做了詳細的設計。 接著，從兩個層面設計了導航決策系統(tǒng)，一是根據(jù)內部傳感器得到的關節(jié)信息，比對決策層中的步態(tài)規(guī)劃算法，對關節(jié)的運動進行實時的補償和調整，實現(xiàn)各關節(jié)動作的協(xié)調，得到標準的步態(tài)，保證每一步的穩(wěn)定和準確。二是對外部傳感器獲得的外界環(huán)境信息進行處理，構建出供決策層使用的外部環(huán)境模型，之后在基于模糊神經網絡的導航算法的指引下，實現(xiàn)雙足機器人對外界環(huán)境做出合理、平滑的響應。 最后，介紹了導航控制界面的設計與實現(xiàn)。重點介紹了MiniGUI開發(fā)平臺的搭建、基于MiniGUI的界面程序的設計以及程序在開發(fā)板上的移植，實現(xiàn)了控制界面在雙足機器人導航上的應用。
標簽： ARMDSP 雙足機器人 導航控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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顯示技術被定義為新世紀世界朝陽產業(yè)之一。幾十年來，LED顯示技術成為一項使用最廣泛和最普及的技術，由于其極高的性價比、高亮度、主動發(fā)光等特性，使得LED構成的大屏幕已經被廣泛的應用于車站、碼頭、廣場等各種場合以及各企事業(yè)單位，成為各單位、部門很好的信息發(fā)布與交流工具。傳統(tǒng)的顯示技術以簡單的8位或者16位單片微控制器為核心，其運算速度、內存容量、存儲空間和通訊方式等方面存在著很大的局限性，很難實現(xiàn)高難度圖文動態(tài)特技顯示和高灰度級顯示，并且無法滿足信息容量大和處理速度很高的場所。 本文在分析LED顯示控制原理、灰度級實現(xiàn)以及彩色顯示實現(xiàn)原理的基礎上，制定了ARM+FPGA的LED點陣顯示控制方案，采用三星公司S3C2410芯片上的LCD顯示接口，設計了顯示數(shù)據(jù)重組、非線性占空比γ反校正等邏輯，結合FPGA技術實現(xiàn)了高性能的LED點陣顯示控制；同時研究了嵌入式Linux操作系統(tǒng)，在實驗基礎上詳細論述基于Linux操作系統(tǒng)的幀緩存設備模塊加載模式下的控制技術，并開發(fā)基于ARM平臺的LED顯示屏播放以及管理應用程序。 本文的創(chuàng)新之處在于提出并系統(tǒng)研究了改善LED顯示效果的數(shù)據(jù)重組技術以及非線性占空比下的γ反校正技術，并通過軟硬件調試系統(tǒng)達到預期顯示效果。
上傳時間： 2013-04-24
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超聲波電機(Ultrasonic motors，簡稱USM)是一種全新原理的直接驅動電機，它利用壓電陶瓷逆壓電效應激發(fā)的超聲振動作為驅動力，通過定轉子間的摩擦力來驅動轉子運動。與傳統(tǒng)的電磁電機相比，它具有低速大轉矩、無電磁干擾、動作響應快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性，在非連續(xù)運動領域、精密控制領域比傳統(tǒng)的電磁電機性能優(yōu)越得多。超聲波電機在工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設備、智能機器人等領域有廣闊的應用前景，近年來倍受科技界和工業(yè)界的重視，成為當前機電控制領域的一個研究熱點。 本文主要以行波型超聲波電機的驅動控制技術為研究對象，引入嵌入式系統(tǒng)理念，設計并制作了超聲波電機的驅動控制系統(tǒng)，并對超聲波電機的速度與定位控制做了深入的研究。本文主要研究內容及成果如下： 介紹了超聲波電機的工作原理、特點及其應用前景，總結了國內外超聲波電機驅動控制技術的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，以及今后我國超聲波電機驅動控制技術的發(fā)展方向，明確了本文的研究內容。 結合嵌入式系統(tǒng)特點及其開發(fā)方法，詳細介紹了超聲波電機嵌入式驅動控制系統(tǒng)的硬件和軟件設計過程，并總結了硬件、軟件的調試過程。最后，對所設計系統(tǒng)性能進行了實驗測試和數(shù)據(jù)分析。 采用DDS技術解決超聲波電機所需要的高頻驅動電源和數(shù)字控制的問題。本文設計的以ARM控制器為核心，頻率、相位、幅值均可調的雙通道信號發(fā)生器，具有頻率和相位差控制精度高的特點。 本文介紹了速度與位置的常用控制策略。設計并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系統(tǒng)。速度控制采用增量式PID調節(jié)，其控制策略簡單、易行，通過實驗選擇合適的參數(shù)能適應一般的控制精度要求。定位控制則采用模糊PID控制策略，該策略將模糊控制不需要精確的數(shù)學模型、收斂速度快的特點與PID簡單易行、能消除穩(wěn)態(tài)誤差的優(yōu)點相結合，改善了模糊控制器穩(wěn)態(tài)性能，使電機定位控制精度達到0.0880。
上傳時間： 2013-07-16
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在工業(yè)過程中，許多對象具有滯后特性，由于純滯后的存在，使得系統(tǒng)的超調量變大，調節(jié)時間變長。因此滯后過程被公認為較難控制的對象，而且純滯后占整個動態(tài)過程的時間越長，難控的程度越大。所以大純滯后對象的控制一直是困擾自動控制和計算機應用領域的一大難題。而這類對象又廣泛存在于石油、化工、釀造、制藥、冶金等工業(yè)生產過程中。因此對該問題的研究具有重大的實際意義。 傳統(tǒng)的PID配合Smith預估補償器的控制方法，對模型誤差反映比較靈敏，當存在建模誤差或干擾時，控制效果并不能取得令人滿意的效果。近年來隨著模糊控制、神經網絡控制等智能控制研究的不斷深入，有些學者將它們與Smith預估控制、PID控制及預測控制等相結合，提出了針對不確定大滯后系統(tǒng)的新的控制方法。雖然有些控制方案效果不錯，但系統(tǒng)的復雜程度和調試難度也隨之增加。因此設計簡單、快速、可靠的控制器，仍是一個重大課題。 本文首先介紹了大滯后過程的控制特點，概述了常用的大滯后過程的控制方法及其優(yōu)缺點。接著概要地介紹了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點、發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及前景。并針對性地介紹了ARM控制器的概況以及它的應用領域。然后本文針對大滯后對象提出了自抗擾控制器與Smith預估補償器相結合的設計方案。通過仿真對比了本方案、PID配合Smith預估補償器及單一的自抗擾控制器的控制效果，表明自抗擾控制器與Smith預估補償器的結合有效地改善了大滯后對象的控制效果，增強了系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾能力。為驗證該控制方案的實際控制效果，我們以PCT-II型過程控制實驗裝置中的具有大滯后特性的盤管內部的溫度為被控對象，以JX44BO開發(fā)板作為主要的控制平臺設計并完成大滯后控制實驗。所以接下來本文介紹了實現(xiàn)這個嵌入式溫度大滯后控制系統(tǒng)所涉及到的硬件平臺、系統(tǒng)框圖以及實驗內容。然后本文介紹了嵌入式控制平臺的控制界面以及各個主要功能的程序的實現(xiàn)，以及遠程客戶端程序在以太網通訊方面的程序實現(xiàn)和遠程客戶端程序的操作界面。最后本文給出了本次實驗的參數(shù)設置以及最終的實驗結果。實驗結果表明在實際應用中本文所提出的方案對于大滯后對象具有較好的控制效果。
標簽： ARM 控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-11
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該文著重研究了稀土永磁(REPM)無刷直流電動機(BLDCM)的高性能控制技術.在全面分析了稀土永磁無刷直流電動機的結構特點、工作原理、運行方式以及外部特性的基礎上,通過系統(tǒng)建模和數(shù)字仿真分析,分別針對航空低壓直流(LVDC)和高壓直流(HVDC)兩種電動機構用永磁無刷電動機,在小范圍轉速連續(xù)調節(jié)下的閉環(huán)穩(wěn)速控制技術進行了詳細理論研究,提出了利用轉子位置傳感器信號間接測量電機轉速進行電機轉速閉環(huán)穩(wěn)速控制的策略.同時就兩套無刷直流電動機控制器的硬件電路和軟件程序問題進行了重點工程設計,采用了高性能的AT89C2051和AT89C51單片機作為微處理器,用數(shù)字軟件技術對電機進行調速和轉速閉環(huán)控制,使電機在一定范圍內能夠進行精確調速和速度穩(wěn)定控制.通過優(yōu)化設計、軟硬件結合,實現(xiàn)了控制器小型化,提高了控制器可靠性,減小了體積與重量.永磁無刷直流電動機控制器樣機的測試結果表明:電機轉速可在要求范圍內連續(xù)調節(jié),在幾乎三倍的額定轉矩范圍內,電機轉速在設定值下可保持高于指標精度的穩(wěn)定工作,控制器之間通用性強、散熱可靠.
上傳時間： 2013-07-03
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基于手姿態(tài)的人機交互是以實現(xiàn)自然的人機交互為研究目標，可提高計算機的可操作性，同時使計算機能夠完成更加復雜的任務。而基于ARM的嵌入式系統(tǒng)具有功耗低、體積小、集成度高等特點，嵌入式與具體應用有機地結合在一起，具有較長的生命周期，能夠根據(jù)特定的需求對軟硬件進行合理剪裁。結合嵌入式技術的手姿態(tài)跟蹤設備能夠實時的檢測出人機交互系統(tǒng)中人手的位置與角度等數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)及時反饋給計算機虛擬系統(tǒng)來進行人機交互，提高跟蹤設備的可靠性和空間跟蹤精度。 通過對嵌入式開發(fā)過程以及對控制系統(tǒng)構成的分析，確定了手姿態(tài)信號輸入方案及系統(tǒng)的軟硬件總體設計方案。通過對目前流行的眾多嵌入式處理器的研究、分析、比較選擇了S3C2440處理器作為系統(tǒng)開發(fā)硬件核心，詳細介紹了S3C2440的相關模塊的設計，包括存儲單元模塊、通信接口模塊、JATG接口電路。同時設計了系統(tǒng)的外圍電路像系統(tǒng)時鐘電路、電源電路、系統(tǒng)復位電路。 選擇更適合于ARM開發(fā)的Linux系統(tǒng)作為軟件開發(fā)平臺。實現(xiàn)了Linux系統(tǒng)向開發(fā)板的移植、Bootloader的啟動與編譯、設備驅動程序的開發(fā)；根據(jù)手姿態(tài)信號輸入方案系統(tǒng)采用分模塊、分層次的方法設計了系統(tǒng)的應用程序——串口通信程序及手姿態(tài)識別子程序。通過分析常用的手姿態(tài)識別算法，系統(tǒng)采用基于神經網絡的動態(tài)時間規(guī)整與模板匹配相結合的動態(tài)手姿態(tài)識別算法。并依據(jù)相應的軟硬件測試方法對系統(tǒng)進行了分模塊調試及系統(tǒng)的集成。
上傳時間： 2013-07-11
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