隨著家用空調(diào)的普及應(yīng)用，空調(diào)已日漸成為耗能大戶。我國經(jīng)濟建設(shè)多年來高速發(fā)展，正面臨能源日益緊張的問題，由于空調(diào)節(jié)能尚有空間，因此人們普遍關(guān)注空調(diào)節(jié)能技術(shù)。在家用空調(diào)的各種節(jié)能技術(shù)中，直流壓縮機變頻驅(qū)動是發(fā)展的主流方向。從驅(qū)動方式上看，直流壓縮機可以采用方波控制或矢量控制。與方波控制相比，矢量控制的空調(diào)直流壓縮機具有噪聲低、振動小、效率高等特點，更加符合節(jié)能和環(huán)保的發(fā)展方向。 本文主要研究了適用于空調(diào)壓縮機負載的無轉(zhuǎn)子位置傳感器永磁同步電機矢量控制方法。首先從電機的基本方程入手，詳細推導(dǎo)了永磁同步電機矢量控制的數(shù)學(xué)模型。詳細分析了各種電流控制策略特點，提出了采用適合直流壓縮機驅(qū)動的MTPA控制方式。 其次提出了具有凸極效應(yīng)的壓縮機永磁同步電機的一種簡化模型，得到了適用于IPMSM的滑模觀測器，解決了IPMSM在αβ坐標系中應(yīng)用滑模觀測器困難的問題。針對壓縮機運行特點，采用全維狀態(tài)觀測器方法，實現(xiàn)IPMSM反電動勢的觀測，根據(jù)反電動勢計算出電機轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)了無傳感器矢量控制。本文詳細分析了全維狀態(tài)觀測器的極點配置方法，通過將四個極點配置在相同位置，簡輕了計算量，也便于實現(xiàn)。 第三，由于反電動勢估算法在電機低轉(zhuǎn)速下不能正確估算轉(zhuǎn)子位置，無法正常閉環(huán)起動，本文提出了一種簡單的用于直流壓縮機的起動方法，實現(xiàn)了壓縮機的可靠起動。同時在深入分析電機等效模型的基礎(chǔ)上，給出了一種簡單的電機參數(shù)測量方法，通過簡單測量和計算，得到系統(tǒng)實現(xiàn)無傳感器永磁同步電機矢量控制所需的電感、電阻及反電動勢系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)。 最后通過MATLAB/Simulimk7.1仿真軟件對基于滑模觀測器和基于全維觀測器的永磁同步電機矢量控制方法進行了仿真驗證，設(shè)計了以TMS320F2403數(shù)字信號處理器為控制核心的直流壓縮機矢量控制實驗平臺，并進行了大量的實驗驗證。仿真及實驗結(jié)果證明了本文理論分析和所提方法的正確性，并已應(yīng)用于實際的直流壓縮機矢量控制系統(tǒng)。
標簽： 空調(diào)壓縮機 無傳感器 方法研究
上傳時間： 2013-06-13
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溫室是設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，國內(nèi)外溫室種植業(yè)的實踐經(jīng)驗表明，提高溫室的自動控制和管理水平可充分發(fā)揮溫室農(nóng)業(yè)的高效性。隨著傳感技術(shù)，計算機技術(shù)及通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代化溫室信息自動采集及智能控制系統(tǒng)的開發(fā)已越來越引起人們的重視，并成為一個具有重要意義的研究方向。因此設(shè)計了基于PIC單片機的溫室自動控制系統(tǒng)，使其對溫室環(huán)境進行控制，為植物創(chuàng)造適宜的生長條件，從而使農(nóng)作物獲得高產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。 文中論述了國內(nèi)外溫室環(huán)境控制技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀，分析了溫室的內(nèi)部機理，給出了所采用的溫室小氣候溫濕度模型；通過對溫室環(huán)境歷史數(shù)據(jù)的分析，得出了溫室溫度控制系統(tǒng)的近似數(shù)學(xué)模型。 系統(tǒng)采用模糊控制算法實現(xiàn)對溫濕度的控制。詳細研究了模糊控制的機理，建立了針對幾種執(zhí)行機構(gòu)的模糊控制規(guī)則表；在模糊推理中采用了T-S模型的推理方法，此方法確定的控制規(guī)則工程意義明確，易于調(diào)整。并以溫度控制系統(tǒng)為對象，使用MATLAB對模糊算法進行仿真；仿真結(jié)果表明，這種算法具有超調(diào)量小、穩(wěn)定性強、適應(yīng)性好等特點，能夠達到預(yù)期的控制效果，是一種較為理想的智能控制方案。 溫室自動控制系統(tǒng)的硬件部分由上位機和下位機及其外圍電路組成。上位機采用PC機，通過與下位機間的通信實現(xiàn)對溫室的統(tǒng)一管理；下位機及其外圍電路實現(xiàn)溫室環(huán)境參數(shù)的檢測、顯示和實時控制，微處理器采用的是PIC16F877A單片機。這種以單片機為核心的控制器還可以在不依賴上位機的情況下獨立實現(xiàn)參數(shù)的測控。 在軟件設(shè)計方面，將模糊控制算法引入其中，給出了主程序、模糊算法程序、通信程序等程序流程圖。使用MSComm控件實現(xiàn)上下位機間通信；并采用VB6.0對上位機界面進行了設(shè)計，使程序簡單、清晰、為用戶提供了直觀友好的管理平臺。整個系統(tǒng)軟硬件搭配合理，設(shè)計、開發(fā)、維護方便，具有較高的性價比。
標簽： F877 877A PIC 16F
上傳時間： 2013-07-21
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各類交流電源在產(chǎn)品開發(fā)過程中都需要進行長時間的帶載測試，以檢驗其電氣性能。傳統(tǒng)使用電阻、電感和電容這類無源元件作為負載的測試方法存在參數(shù)調(diào)節(jié)不方便、發(fā)熱量大、耗能等諸多缺點。為克服傳統(tǒng)測試方法的不足，本文研究了一種帶能量回饋功能的交流電子負載裝置，采用交直交變換結(jié)構(gòu)，由具有公共直流母線的兩級電壓型PWM整流器組成。通過控制前級PWM整流器的輸入功率因數(shù)，在其輸入端模擬不同阻抗特性的負載；后級PWM整流器工作在并網(wǎng)逆變狀態(tài)，將被測試電源發(fā)出的電能回饋至電網(wǎng)進行循環(huán)利用。 交流電子負載屬于一種測試設(shè)備，需要實現(xiàn)用戶交互、通訊、監(jiān)控等功能，因此采用了以DSP芯片為核心的數(shù)字控制方案。本文首先探討了數(shù)字控制技術(shù)對變換器性能的影響，重點討論了當(dāng)數(shù)字脈寬調(diào)制器精度不足時會引起輸出產(chǎn)生極限環(huán)振蕩的問題。分析了極限環(huán)振蕩產(chǎn)生的原因，并以BUCK、BOOST和BUCK-BOOST三種基本變換器的數(shù)字控制器設(shè)計為例，推導(dǎo)出了為避免極限環(huán)振蕩，數(shù)字脈寬調(diào)制器應(yīng)滿足的最小精度要求。在MATLAB中建立了數(shù)字控制器的仿真模型，設(shè)計了一臺數(shù)字控制BUCK變換器實驗樣機，仿真和實驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性。 根據(jù)處理電能方式的不同，交流電子負載可分為能量消耗型和能量回饋型兩大類。本文首先針對交流電源產(chǎn)品的功能性測試應(yīng)用場合，提出了一種新的能量消耗型交流電子負載結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的控制方法。然后重點介紹了能量回饋型交流電子負載的工作原理及其控制策略。分析了功率電路中主要元件參數(shù)的選取方法。其中，對工作在任意功率因數(shù)情況下的單相PWM整流器中交流濾波電感的取值作了重點討論。在Saber軟件中建立了系統(tǒng)的仿真模型，設(shè)計了一臺以TMS320F2812 DSP芯片為控制核心的能量回饋型交流電子負載原理樣機，仿真和實驗結(jié)果驗證了系統(tǒng)方案的可行性和正確性。最后針對交流電子負載的并網(wǎng)能量回饋功能，初步分析了一種基于正反饋思想的并網(wǎng)系統(tǒng)孤島檢測方法，并進行了仿真驗證。
標簽： DSP 控制 交流電子
上傳時間： 2013-07-29
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由于永磁無刷直流電機既具備交流電機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等一系列優(yōu)點，又兼有普通有刷直流電機調(diào)速特性好、運行效率高的優(yōu)點，因此它在當(dāng)今國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文對基于DSP的無刷直流電機控制系統(tǒng)進行了設(shè)計和研究。 本論文首先回顧了無刷直流電機的產(chǎn)生、發(fā)展歷程，介紹了目前的熱點研究方向和最新研究成果。 第二章對無刷直流電機的組成環(huán)節(jié)、結(jié)構(gòu)、工作原理、運行特性進行了分析，并且建立了無刷直流電機的數(shù)學(xué)模型，對其控制方法進行了討論。同時，DSP控制器由于其高速的處理能力和豐富的片上資源，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于電機控制領(lǐng)域。 第三章介紹了TI的高性能DSP芯片 TMS320LF2407A的結(jié)構(gòu)和性能，提出了基于 TMS320LF2407A 的 BLDCM 的控制方案，并且對系統(tǒng)的相關(guān)環(huán)節(jié)進行了討論和分析。 第四、五兩章分別完成了硬件和軟件的設(shè)計。此系統(tǒng)是基于PWM技術(shù)和PID算法的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。硬件電路包括了控制電路、主電路、檢測電路、保護電路幾個部分；軟件采用模塊化的編程思想，編制了各程序模塊的控制流程圖，并論述了其實現(xiàn)方面的若干問題。 第六章給出了系統(tǒng)的仿真實驗結(jié)果及分析。 第七章對全文內(nèi)容進行了總結(jié)，并對無刷直流電機控制系統(tǒng)提出了展望。
標簽： DSP 無刷直流電機 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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作為一個自然不穩(wěn)定系統(tǒng)，倒立擺一直被用作實時控制系統(tǒng)實驗的控制設(shè)備。通過對它的研究不僅可以解決控制中的理論問題，還能將控制理論涉及的三個主要基礎(chǔ)學(xué)科：力學(xué)、數(shù)學(xué)和電學(xué)(包含計算機)進行有機的綜合應(yīng)用。此外，在近代機械控制系統(tǒng)中，如航空航天上直升飛機、火箭發(fā)射、衛(wèi)星發(fā)射及生活中的做體操、花樣滑冰、單輪騎車等等，都存在類似于倒立擺的穩(wěn)定控制問題。因此實現(xiàn)倒立擺系統(tǒng)穩(wěn)定控制的研究對實際工程和現(xiàn)實生活有非常重要的意義。 本論文的主要目標是設(shè)計和建造一個基于數(shù)字信號處理器(DSP)的計算機控制系統(tǒng)來控制倒立擺的平衡。論文中用到的控制理論主要是線性控制理論和反饋控制理論。 本文首先對倒立擺的背景和研究現(xiàn)狀作了總體介紹，簡要的闡述了常見的控制算法。隨后詳細介紹了利用牛頓第二定律及相關(guān)的動力學(xué)原理建立一級和二級倒立擺的數(shù)學(xué)模型，并用MAILAB對倒立擺的運動特性進行了仿真。然后研究倒立擺系統(tǒng)的各種控制策略，比較了各種控制方法的效果。 本論文還設(shè)計了基于DSP的計算機控制系統(tǒng)。詳細介紹了DSP硬件電路設(shè)計和外圍電路設(shè)計，用C和匯編語言編寫了系統(tǒng)的控制程序。 最后，對本論文進行了總結(jié)，對下一步要進行的工作提出了自己的設(shè)想。 整個論文的完成以一定的理論為基礎(chǔ)，既有數(shù)學(xué)模型的分析與推導(dǎo)，方法理論的探討，又有實際控制系統(tǒng)設(shè)計過程，而且研究對象相當(dāng)?shù)湫汀１疚乃瓿傻墓ぷ?，既可以作為現(xiàn)代控制理論的教學(xué)實驗，對于具有類似模型的其他裝置如兩足機器人的研究也有一定的借鑒作用。
標簽： DSP 倒立擺 控制系統(tǒng)
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風(fēng)能作為一種清潔可再生能源，發(fā)展迅速，已經(jīng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)力發(fā)電進行了概述，介紹了我國和世界風(fēng)電發(fā)展狀況以及技術(shù)發(fā)展趨勢。當(dāng)今風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，大功率直驅(qū)化和雙饋是兩個發(fā)展方向，本課題1.2MW風(fēng)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(jié)構(gòu)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(fēng)輪機葉片的空氣動力特性進行了分析，介紹了不同風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機的控制策略。就直驅(qū)技術(shù)與變速箱/感應(yīng)電機技術(shù)--目前風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域變速恒頻技術(shù)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(wǎng)是重要的環(huán)節(jié)，起到了將電能傳輸?shù)诫娋W(wǎng)的作用。文章中重點分析了三相并網(wǎng)逆變器的主電路結(jié)構(gòu)、原理和工作方法，并進行了理論推導(dǎo)和公式說明。 本文對1.2MW永磁同步電機變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主電路參數(shù)的選擇作了理論推導(dǎo)和計算，包括主電路直流側(cè)電容，網(wǎng)側(cè)電感，三重化升壓電感，網(wǎng)側(cè)濾波電容等，還確定了斬波和逆變部分所采用的開關(guān)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(guān)管的損耗和開關(guān)管的結(jié)溫。 本課題采用瞬時電流法對并網(wǎng)逆變器進行控制。在實驗中上確定了電壓外環(huán)和電流內(nèi)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(shè)計，實現(xiàn)了控制板上的信號采集、運算、故障檢測、電路驅(qū)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。
標簽： DSP 風(fēng)力發(fā)電 并網(wǎng)逆變器
上傳時間： 2013-07-06
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本文主要的研究為對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電動機控制問題，對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電動機在艦船、水下航行器等對轉(zhuǎn)推進系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)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(diào)速性能好、運行效率高、結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)的永磁體部分都可以相對于靜止部分旋轉(zhuǎn)，即有兩個轉(zhuǎn)子，根據(jù)作用力與反作用力的原理，兩個轉(zhuǎn)子受到的電磁轉(zhuǎn)矩在任意時刻都是大小相等、方向相反的。因此兩個轉(zhuǎn)子必將沿著相反的方向旋轉(zhuǎn)。 論文主要工作和創(chuàng)新點如下： 1)介紹了對轉(zhuǎn)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(yīng)用，詳細分析了其工作原理，并建立對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機本體的數(shù)學(xué)模型，接著利用MATLAB/Simulink建立對轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子的位置與轉(zhuǎn)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(diào)速控制系統(tǒng)，其中速度環(huán)采用了基于改進的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID自適應(yīng)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(chǔ)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(zhuǎn)永磁無刷直流電機數(shù)字控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。
標簽： DSP 無刷直流電動機 控制
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開關(guān)電源具有體積小、重量輕、效率高、發(fā)熱量低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于電子整機與設(shè)備中，在以往的AC-DC電路中，由二極管組成的不可控整流器與電力網(wǎng)相接，為在電網(wǎng)中會產(chǎn)生大量的電流諧波和無功功率而污染電網(wǎng)，使得功率因數(shù)較低。為了提高AC-DC電路輸入端的功率因數(shù)，采用了功率因數(shù)校正。 本文采用TMS320F2812實現(xiàn)開關(guān)電源的功率因數(shù)校正，分析了DSP實現(xiàn)功率因數(shù)校正的控制方法和具體實現(xiàn)，對于軟件中參數(shù)的標么值實現(xiàn)進行了理論推導(dǎo)，為了使輸出功率在輸入電壓變化的一定范圍內(nèi)保持不變，采用了前饋電壓，對于數(shù)字PI調(diào)節(jié)環(huán)采用了抑制積分飽和的方法，以防止系統(tǒng)失控。 論文中通過對AC-DC整流電路和加入Boost功率因數(shù)校正后的電路進行了Matlab的仿真，通過輸入電壓和輸入電流波形的比較，可以很容易地看到功率因數(shù)的提高。 在具體的電路實現(xiàn)中，采用霍爾元件檢測輸入電感電流、輸入電壓和輸出電壓，經(jīng)過DSP的A/D采樣后，在DSP內(nèi)部經(jīng)過程序計算，輸出PWM波形驅(qū)動MOSFET的開通與關(guān)斷，使輸入電感電流波形與輸入電壓波形一致。 本文實現(xiàn)了系統(tǒng)仿真，給出了仿真波形，分析了硬件設(shè)計電路并完成了電路的局部仿真，軟件編程方面給出了主程序和各個子程序的軟件流程圖，提出了以后研究的方向。
標簽： DSP PFC 控制
上傳時間： 2013-06-17
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隨著永磁同步電機在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，對永磁同步電機的研究成為一種必然的發(fā)展趨勢，具有實際的意義和價值。本文采用TI公司專用于電機控制的TMS320F240型數(shù)字信號處理器作為核心，開發(fā)了全數(shù)字化的永磁同步電機矢量控制調(diào)速系統(tǒng)的軟件，并在改進的清華電機控制試驗平臺上進行了帶機試驗，結(jié)果驗證了系統(tǒng)設(shè)計方案的可行性。 本文首先深入的研究了永磁同步電機的矢量控制理論，建立了永磁同步電機數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上討論了永磁同步電機的矢量控制調(diào)速方案；然后，以清華電機控制試驗平臺為基礎(chǔ)介紹了控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，其中主要論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設(shè)計和調(diào)試。在硬件的基礎(chǔ)上，軟件采用匯編語言編程，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)矢量控制，并給出了系統(tǒng)主程序和PWM下溢中斷處理程序流程圖，永磁同步電機矢量控制的主要控制策略如轉(zhuǎn)子相位的初始化、電流采樣、速度位置采樣、矢量坐標變換、sinθ、cosθ值生成、PI調(diào)節(jié)、空間電壓矢量(SVPWM)模塊等都是在PWM下溢中斷服務(wù)子程序中完成的。為達到數(shù)值的統(tǒng)一，對軟件中所采用的參數(shù)進行了定標。最后在基于硬件平臺的基礎(chǔ)上，對軟件進行帶機調(diào)試，試驗表明電機能快速響應(yīng)并跟蹤給定轉(zhuǎn)速，從而證明整個系統(tǒng)設(shè)計的正確性。 另外，本文還在MATLAB／SIMULINK的基礎(chǔ)上，建立采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的永磁同步電機的仿真模型，仿真結(jié)果表明：該控制系統(tǒng)具有較好的位置響應(yīng)和抗干擾能力強。 在論文的最后，對全文的工作做了總結(jié)。
標簽： DSP 永磁同步電動機 矢量控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-27
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運動控制卡是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分，是上位機與驅(qū)動執(zhí)行部件的之間的一座橋梁。數(shù)控加工中的定位控制的精度、速度調(diào)節(jié)的性能等重要指標都與運動控制卡密切相關(guān)。目前，國內(nèi)研制的運動控制卡與國外專業(yè)性公司研制的先進的開放式運動控制卡相比還有較大差距。因此，對于運動控制卡的研究與開發(fā)具有很大的現(xiàn)實意義。 本文對運動控制卡的各種實現(xiàn)方案作了深入的比較，對于運動控制卡的發(fā)展趨勢進行了探討。在分析數(shù)控系統(tǒng)對于運動控制卡需求的基礎(chǔ)上，提出了一種基于DSP的PCI總線運動控制卡的實現(xiàn)方案。該方案具有通用性好、軟件易于修改升級、調(diào)試方便等特點。 文中對這一方案的具體實現(xiàn)做了詳細的分析，給出了系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，軟硬件組成情況。詳盡闡述了運動控制電路、總線接口電路、驅(qū)動器接口電路等硬件電路的設(shè)計過程，以及運動控制卡的制作過程。論述了DSP上的程序結(jié)構(gòu)，并具體分析了插補算法、速度控制算法等在DSP上的實現(xiàn)方法。對PC機上的運動控制卡的驅(qū)動程序的模型以及編寫方法做了介紹。 通過對制成樣板的調(diào)試表明，運動控制卡具有良好的性能。
標簽： DSP 運動控制卡
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