超聲波電機是上個世紀八十年代逐步發展起來的新型微電機。它利用壓電陶瓷逆壓電效應激發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。與傳統的電磁馬達相比,它具有低速大轉矩、無電磁干擾、動作相應快、運行無噪聲、無輸入時能自鎖等卓越特性,在非連續運動領域、精密控制領域要比傳統的電磁電機性能優越得多。目前,旋轉型超聲波電機,尤其是環形行波型超聲波電機,在工業、辦公、過程自動化等領域的伺服系統中作為直接驅動執行器得到廣泛的關注。 本論文主要研究并設計了用于超聲波電機控制驅動的小型控制系統。其目的是針對市場需要,提供給用戶一種價格較低、體積小、性能指標適中,操作簡便,能夠實現快速定位,速度可調節的標準的閉環控制器。 控制器的核心為MSP430F167。課題對外圍檢測、控制、驅動電路進行相關的研究和設計,并按照控制器的需求設計相應的軟件。最后給出實驗結果:系統運行穩定,速度曲線較為理想,達到了最初的設計要求。 系統總結了超聲波電機的發展、特點、分類,通過與傳統電磁電機的對比給出了超聲波電機的廣闊的應用前景。在此基礎上,指出了超聲波電機研究的發展方向,明確了本文的研究內容。 總結了環形行波型超聲波電機的結構特點、運行機理,并在此基礎上總結了環形行波型超聲波電機調頻、調相、調幅等控制方法以及推挽、半橋和全橋驅動逆變電路的優缺點。 本課題設計了基于超聲波電機的控制驅動系統電路。首先,提出了本次設計的設計思想及目的;其次,介紹了本設計的控制器硬件電路具體設計過程以及調頻調速的實現方式。然后,詳細介紹了該控制系統的軟件構成,包括上位機軟件、下位機軟件以及通訊部分。詳細闡述了在本控制系統中的調速、定位原理。最后通過實驗結果說明了該小型控制系統的有效性。
上傳時間: 2013-07-18
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礦井高壓電網多以6KV 供電為主,高壓防爆開關成為了井下供電系統的最為關鍵的設備之一。近年來,由于煤礦開采中因電氣保護失控而引發事故的增長,國家對井下供電系統的可靠性、安全性的要求越來越高,因而采用現代化新技術對礦井下高壓控制設備進行技術改造和創新被提到了一個重要的高度。隨著微機技術的應用與發展,以單片機為核心的高壓開關智能綜合保護技術,能夠較好地完成對多路信號進行處理,增強和增加了保護的功能,其應用對于提高供電質量、保證人身安全、完善電網保護都具有很重要的現實意義。本文設計了一個雙CPU 的保護控制系統,雙CPU 結構就是采用16 位DSP(Digital SignalProcessing)芯片TMS320LF2407A 和增強型51 單片機STC89C58RD+進行分工合作并行處理,前者作為從CPU 完成各種保護功能,后者作為主CPU 完成參數的整定、顯示、數據下放以及PROFIBUS 通訊擴展。既能充分利用DSP 的高速數據處理性能,提高保護動作特性; 同時,在不影響數據處理的情況下又擴展了人機界面和總線通訊功能。 本文從理論上分析了礦井高壓電網中性點不接地系統的主要故障的電氣特征,并有針對性地提出了零序電流方向型選擇性漏電保護、相敏短路保護和絕緣監視保護,然后分析了采樣原理和算法,確定了同步交流采樣和全波傅立葉算法相結合的采樣計算方法。此外,針對系統可能遇到的各種干擾,在硬件、軟件兩方面進行了抗干擾設計。最后通過試驗數據驗證了系統對線路故障具有可靠的動作特性。 該保護控制系統性能穩定、動作可靠,簡單的按鍵操作和醒目的液晶顯示給工作人員帶來了極大方便,實現了檢測、保護、控制和通訊的一體化。 本課題是圍繞著天津市科技攻關立項項目“礦用高壓隔爆開關智能控制系統的開發”來進行地研究。
上傳時間: 2013-06-11
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勵磁控制系統是同步發電機的重要組成部分,它的特性好壞直接影響電機及電力系統運行的可靠性和穩定性。 基于此,利用仿真的方式對勵磁控制系統進行了研究并給出了相關結論,同時提出了一些新的控制算法,并建立了一個勵磁控制系統仿真平臺。 首先,從同步電機和勵磁系統的模型入手,根據研究需要修改了同步電機的仿真模型,詳細地介紹了檢測單元、控制單元和勵磁系統主回路模型,在總結普通PID調節方式不足的基礎上提出了一種性能優越的非線性PID控制方式。 其次,分別在有刷和無刷勵磁系統下,對普通PID、非線性PID和模糊自適應PID三種控制方式在階躍響應和突變負載的情況下進行仿真,對輸出的機端電壓進行分析并得出相關結論。 除了對通用的勵磁控制算法進行仿真分析外,提出了一種基于同步電機本身的勵磁控制算法,這種控制方式是對勵磁電流進行閉環控制,并輔以非線性的PID控制進行進行精度調節。針對這種方式,提出了兩種實現方案。同樣在有刷和無刷勵磁系統下進行階躍響應和突變負載的仿真分析研究。仿真測試表明,這種控制算法在控制的快速性和穩定性方面優于通用的控制方式。 最后,鑒于勵磁控制系統仿真的重復性及操作的繁瑣性,建立了一種基于MATLAB GUI的勵磁控制仿真平臺,借助此平臺對SIMULINK模型操作,可以方便地實現對參數的設置與修改、模型的查看和修正、仿真的顯示及相關的輔助操作等等,可以極大地簡化仿真的操作過程,提高仿真的效率。另外,此平臺的實現也為其它系統類型仿真界面的建立提供了重要的參考。
上傳時間: 2013-04-24
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脈沖電暈法煙氣脫硫脫硝技術是利用電暈放電產生的高能電子與中性分子碰撞,產生自由基和活性粒子,在有氨加入的條件下,將SO2、NOx轉化為硫銨和硝銨。根據現有脈沖電暈法電源設備不能大規模工業化實踐應用的缺點,設計了一種新型的高頻高壓交直流疊加的脫硫脫硝電源。 本文重點介紹了交、直流電源的工作原理,對電源中的串聯諧振情況進行了具體的分析,交流電源采用串聯負載串聯諧振的工作方式,直流電源采用并聯負載串聯諧振的工作方式。通過變壓器升壓和諧振升壓,可使交流電壓的上升率大于200V/us,直流電壓可達到上萬伏。同時計算了電源的主要參數,為實驗打下基礎。為了進一步提高交流電壓的頻率,針對感性負載,采用全橋移相軟開關控制策略,為開關器件提供零電壓關斷條件。通過理論分析、仿真及實驗對軟、硬開關過程及損耗進行比較,證明軟開關對提高開關頻率的促進作用。 為方便對交、直流電壓幅值進行調節,設計了電源控制系統,采用兩個數字PID控制器,能同時對二者的幅值進行控制,并以液晶和鍵盤作為人機交互界面,方便用戶的操作。 交直流疊加的電源可以使反應器產生穩定、寬范圍、有效的流光。交流電壓使放電增強,產生的自由基多,氧化脫除量增加。直流基壓驅使正離子和電子離開流光通道,自由基分布更廣,與SO2等接觸面增加,增強脫硫脫硝效果。 本文也對脫硫脫硝系統的電磁干擾情況進行分析,并采用接地、屏蔽、隔離等方法提高系統的電磁兼容性能。
上傳時間: 2013-04-24
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集散控制系統(Distributing Control System,縮寫DCS)是以多個微處理機為基礎利用現代網絡技術、現代控制技術、圖形顯示技術等實現對分散控制系統的調節、監視的控制技術。DCS具有功能分散,故障分散的優點,適合于上位機對多個下位機的管理和監控。本文將DCS技術應用到中央空調上,設計了中央空調的溫度模糊集散控制系統。 本系統在整體結構上采用集散控制的方案。一臺控制計算機(上位機)對各個空調房間的風機和水泵進行集中管理,若干臺下位機下放分散到現場實現分布式控制,上位機和各個下位機之間用控制網絡互連以實現相互之間的信息傳遞。 在控制策略上,針對被控量溫度的大慣性、時變性的特點,本文設計了溫度的二維模糊控制策略,該策略是基于專家和有經驗的操作人員的經驗進行調控的智能控制系統。模糊控制是以查詢模糊控制規則表的形式實現,模糊控制表可以隨著人們的經驗和知識的增長日益完善。 根據總體方案,設計下位機即開關磁阻電機(SRM)控制節點和信號采集節點的軟、硬件。主要工作包括SRM的就地和遠程兩種控制方式的實現、模/數和數/模轉換器的控制、模擬電壓的采集、溫度傳感器的選型、CAN網絡通信的硬、軟件,以及下位機的主程序的設計和調試等。 完成上述工作后,采用溫度開環和閉環分別進行了試驗。通過實驗證明,所設計方案的可行性。最后對中央空調溫度控制系統的運行性能進行了總結,對下一步用于該系統的研究與開發具有一定的參考價值。
上傳時間: 2013-04-24
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矢量控制變頻調速系統是國內當前電氣傳動和自動化領域研究的熱點和技術攻堅的難點。矢量控制技術作為一種先進的控制策略,是在電機統一理論、機電能量轉換和坐標變換理論的基礎上發展起來的,具有先進性、新穎性和實用性的特點。其思想就是將異步電動機的數學模型通過坐標變換,將定子電流矢量分解為按轉子磁場定向的兩個直流分量并分別加以控制,從而實現磁通和轉矩的解耦控制,以期達到獨立控制電機轉矩的效果。 本課題基于矢量控制的基本原理,采用TI公司最先進的電機控制專用DSP芯片TMS320F2812,開發出了一套基于轉子磁鏈位置估計和轉子速度估計的電流轉速雙閉環的轉子磁場定向直接矢量控制變頻調速系統,并實現了實際運行,初步達到了產品化的目標。主要的工作如下: (1)從電機數學模型和坐標系變換入手,采用電流轉速雙閉環的轉子磁場定向直接矢量控制方案,深入探討了SVPWM和矢量控制的基本原理,并完成了調速系統的功能框圖; (2)基于TI公司的DSP芯片TMS320F2812和MITSUBISHI的IPM模塊PM50RSA120,設計了調速系統的硬件電路,包括控制電路,驅動電路,電源電路和操作面板電路等; (3)設計了基于轉子磁鏈位置估計和速度估計的電流轉速雙閉環的轉子磁場定向直接矢量控制變頻調速系統的軟件部分,給出了調速系統的軟件流程圖和各子模塊的具體實現; (4)采用先進的自適應Fuzzy-PI調節器來代替傳統的PI調節器作為速度控制器,取得了較好的控制效果; (5)搭建了整個變頻調速實驗平臺,進行了整機測試,給出了實驗結果和結論。 該系統已經成功應用于矢量變頻器成品生產中,在北京天華博實電氣有限公司的變頻器生產車間進行了相應的實驗。實驗表明,該系統具有良好的動靜態性能,運行穩定,抗干擾能力強,獲得用戶好評,不失為一套具有先進性、新穎型、實用性的高性能變頻調速系統。
上傳時間: 2013-05-25
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煙葉烘烤是煙葉生產中一個非常重要的環節,為保證煙葉烘烤的質量,需要有效的控制溫度和濕度讓其按照“三段式”工藝曲線進行變化。本文通過對三段式工藝的分析,構建了以FPGA為控制核心,采用數字式溫濕度傳感器進行溫濕度測量的烤煙自動控制系統。 整個系統的實現是基于CYCLONEⅡ系列的FPGA器件EP2C8Q208C8進行的。同時對系統的配置電路、驅動電路、顯示控制電路、語音提示和溫濕度測量電路進行了設計,并給出了各個模塊的電路原理圖。由于溫濕度測量是系統設計實現的重要部分,所以本文重點討論了溫度傳感器DS18820和濕度傳感器HS1101的性能特點、工作原理、處理次序和設計流程。針對煙葉烘烤過程中烤房溫濕度的測量和控制中,存在的強時變、大時滯、非線性的問題,采用了模糊控制算法進行控制,并給出了模糊控制器設計的方法。另外,為方便用戶調用煙葉烘烤中經驗曲線,提出了使用EEPROM對烘烤經驗曲線參數進行處理。而且討論了如何通過I2C總線與EEPROM進行讀寫操作進而實現參數的保存和讀取。系統的測試結果表明烤煙自動控制系統基本上達到了實際的要求,具有一定的先進性。
上傳時間: 2013-04-24
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通用異步收發器UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)是廣泛使用的串行傳輸協議。串行外設用到異步串行接口一般采用專用集成電路實現。但是這類芯片一般包含許多輔助模塊,而時常不需要使用完整的UART的功能和輔助功能,或者當在FPGA上設計時,需要將UART功能集成到FPGA內部而不能使用芯片。藍牙主機控制器接口則是實現主機設備與藍牙模塊之間互操作的控制部件。當在使用藍牙設備的時候尤其是在監控場所,接口控制器在控制數據與計算機的傳輸上就起了至關重要的作用。 論文針對信息技術的發展和開發過程中的實際需要,設計了一個藍牙HCI-UART(Host Controller Interface-Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)控制接口的模塊。使用VHDL將其核心功能集成,既可以單獨使用,也可集成到系統芯片中,并且整個設計緊湊、穩定且可靠,其用途廣泛,具有一定的使用價值。 本設計采用TOP-DOWN設計方法,整體上分為UART接口和藍牙主機控制器接口兩部分。首先根據UART和藍牙主機控制器接口的實現原理和設計指標要求進行系統設計,對系統劃分模塊以及各個模塊的信號連接;然后進行模塊設計,設計出每個模塊的功能,并用VHDL語言編寫代碼來實現模塊功能;再使用ISE8.2I自帶的仿真器對各模塊進行功能仿真和時序仿真;最后進行硬件驗證,在Virtex-II開發板上對系統進行功能驗證。實現了發送、接收和波特率發生等功能,驗證了結果,表明設計正確,功能良好,符合設計要求。
上傳時間: 2013-07-13
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LED顯示屏作為一項高新科技產品正引起人們的高度重視,它以其動態范圍廣,亮度高,壽命長,工作性能穩定而日漸成為顯示媒體中的佼佼者,現已廣泛應用于廣告、證券、交通、信息發布等各方面,且隨著全彩屏顯示技術的日益完善,LED顯示屏有著廣闊的市場前景。 本文主要研究的對象為全彩色LED同步顯示屏控制系統,提出了一個系統實現方案,整個系統分三部分組成:DVI解碼電路、發送系統以及接收系統。DVI解碼模塊用于從顯卡的DVI口獲取視頻源數據,經過T.D.M.S.解碼恢復出可供LED屏顯示的紅、綠、藍共24位像素數據和一些控制信號。發送系統用于將收到的數據流進行緩存,經處理后發送至以太網芯片進行以太網傳輸。接收系統接收以太網上傳來的視頻數據流,經過位分離操作后存入SRAM進行緩存,再串行輸入至LED顯示屏進行掃描顯示。然后,從多方面論述了該方案的可行性,仔細推導了LED顯示屏各技術參數之間的聯系及約束關系。 本課題采用可編程邏輯器件來完成系統功能,可編程邏輯器件具有高集成度、高速度、在線可編程等特點,不僅可以滿足高速圖像數據處理對速度的要求,而且增加了設計的靈活性,不需修改電路硬件設計,縮短了設計周期,還可以進行在線升級。
上傳時間: 2013-04-24
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基于PI C的鍋爐內膽水溫控制系統采用PI C作為控制系統的核心,使用西門予公司的s7…300系列PLc 編程軟件中的P I D功能塊來實現控制算法,通過和計算機的通信實現數據的自動處理和操作的遠程控制。
上傳時間: 2013-07-16
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