在電力系統(tǒng)中，無(wú)功功率是影響電網(wǎng)穩(wěn)定的一個(gè)重要因素，它關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定的運(yùn)行，無(wú)功補(bǔ)償是保證電力系統(tǒng)高效可靠運(yùn)行的有效措施之一。基于國(guó)內(nèi)電力市場(chǎng)的需求現(xiàn)狀，考慮到無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)條件和經(jīng)濟(jì)適應(yīng)性，研制出了一種基于DSP TMS320LF2407A控制的TSC型低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置。該裝置以實(shí)時(shí)的電網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，以低壓網(wǎng)的最佳無(wú)功補(bǔ)償為對(duì)象。 本文主要研究了TSC無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹恚瑹o(wú)功補(bǔ)償?shù)目刂品绞胶驮恚约翱刂破鞯能洝⒂布脑O(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)方面，由DSP TMS320LF2407A作為主控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)采樣計(jì)算、無(wú)功自動(dòng)調(diào)節(jié)、故障保護(hù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能，具有比傳統(tǒng)的單片機(jī)控制運(yùn)算速度高，實(shí)時(shí)性好的特點(diǎn)。采用晶閘管控制投切電容器，完全實(shí)現(xiàn)了電容器的快速，無(wú)弧，無(wú)沖擊投切，具有優(yōu)良的性能。在軟件上，采用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程，遵循模塊化設(shè)計(jì)原則，提高了系統(tǒng)的通用性和維護(hù)的簡(jiǎn)易程度。在投切原則上，與常見(jiàn)的功率因數(shù)控制方案相比較，采用電壓無(wú)功復(fù)合控制，避免了輕載投切振蕩，使無(wú)功調(diào)節(jié)更為合理。為了實(shí)現(xiàn)裝置應(yīng)具有的功能，本文設(shè)計(jì)并制作了較為完整的控制電路及其外圍設(shè)備的硬件電路。它們包括觸發(fā)電路、采樣電路及通訊電路等。文中設(shè)計(jì)編寫(xiě)了整個(gè)控制系統(tǒng)的控制程序，給出了控制軟件的結(jié)構(gòu)框圖。在本文中，還設(shè)計(jì)了電容器保護(hù)電路，以及裝置在電網(wǎng)諧波含量超標(biāo)時(shí)采取的保護(hù)措施。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本裝置軟硬件設(shè)計(jì)合理，控制方法可行，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，達(dá)到了預(yù)期的目的。
標(biāo)簽： TSC 智能低壓 動(dòng)態(tài)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶(hù)：zaizaibang
斷路器是電力系統(tǒng)中重要的控制和保護(hù)設(shè)備，對(duì)維護(hù)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和可靠運(yùn)行起著重要的作用。如何使斷路器高度智能化，并且更安全和可靠，是電力系統(tǒng)保護(hù)的發(fā)展要求，也是本論文研究的目的。 本文在深入研究了智能斷路器國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，精心設(shè)計(jì)了以數(shù)字信號(hào)處理器DSP和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD為核心的系統(tǒng)硬件。DSP是智能斷路器測(cè)控單元的核心器件，它實(shí)現(xiàn)斷路器的各種保護(hù)、報(bào)警、顯示與控制功能。CPLD完成狀態(tài)量的監(jiān)測(cè)，以及各種邏輯信號(hào)的輸出。兩種器件相互配合使得斷路器系統(tǒng)更加智能化。研究了斷路器測(cè)控單元的測(cè)量原理及保護(hù)算法，并進(jìn)行了具體的硬件和軟件模塊的設(shè)計(jì)，旨在實(shí)現(xiàn)斷路器的智能保護(hù)、遠(yuǎn)程控制和集中管理。本設(shè)計(jì)以TI公司的DSP芯片TMS320LF2407為核心。硬件設(shè)計(jì)主要包括信號(hào)調(diào)理模塊設(shè)計(jì)、信號(hào)采樣模塊設(shè)計(jì)、保護(hù)執(zhí)行模塊設(shè)計(jì)、CPLD模塊設(shè)計(jì)和輸入輸出模塊設(shè)計(jì)。并且利用TMS320LF2407本身具有的CAN2.0模塊，通過(guò)CAN總線實(shí)現(xiàn)斷路器和上位機(jī)的通信，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙調(diào)、遙控、遙信等“四遙”功能。軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，每一個(gè)模塊相對(duì)獨(dú)立，完成某個(gè)特定功能，便于維護(hù)和添加新功能，并且調(diào)試靈活方便。文中給出了主程序及各個(gè)子程序的流程圖，其中子程序有數(shù)據(jù)采集子程序、FFT計(jì)算子程序、液晶顯示子程序、短路瞬時(shí)保護(hù)子程序、過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)子程序、接地故障保護(hù)子程序和短路短延時(shí)保護(hù)子程序等。并且設(shè)計(jì)中充分考慮了斷路器工作環(huán)境的惡劣性，分析了各種干擾的來(lái)源，并針對(duì)各種干擾采取了對(duì)應(yīng)的軟件和硬件的抗干擾措施。最后，為了驗(yàn)證全波傅氏算法能否滿(mǎn)足電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理精度的要求，利用MATLAB搭建仿真平臺(tái)，對(duì)其進(jìn)行了仿真。結(jié)果表明全波傅氏算法能達(dá)到系統(tǒng)的要求。
標(biāo)簽： 智能斷路器 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)永磁同步電機(jī)控制精度的要求越來(lái)越高。尤其是在機(jī)器人、航空航天、精密電子儀器等對(duì)電機(jī)性能要求較高的領(lǐng)域，系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和魯棒性能好壞成為決定永磁同步電機(jī)性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)電機(jī)系統(tǒng)通常采用PID控制，其本質(zhì)上是一種線性控制，若被控對(duì)象具有非線性特性或有參變量發(fā)生變化，會(huì)使得線性常參數(shù)的PID控制器無(wú)法保持設(shè)計(jì)時(shí)的性能指標(biāo)；在確定PID參數(shù)的過(guò)程中，參數(shù)整定值是具有一定局域性的優(yōu)化值，并不是全局最優(yōu)值。實(shí)際電機(jī)系統(tǒng)具有非線性、參數(shù)時(shí)變及建模過(guò)程復(fù)雜等特點(diǎn)，因此常規(guī)PID控制難以從根本上解決動(dòng)態(tài)品質(zhì)與穩(wěn)態(tài)精度的矛盾。永磁同步電機(jī)是典型的多變量、參數(shù)時(shí)變的非線性控制對(duì)象。先進(jìn)控制方法(諸如智能控制、優(yōu)化算法等)研究應(yīng)用的發(fā)展與深入，為控制復(fù)雜的永磁同步電機(jī)系統(tǒng)開(kāi)辟了嶄新的途徑。由于先進(jìn)控制方法擺脫了對(duì)控制對(duì)象模型的依賴(lài)，能夠在處理不精確性和不確定性問(wèn)題中有可處理性、魯棒性，因而將其引入永磁同步電機(jī)控制已成為一個(gè)必然的趨勢(shì)。本文根據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的不同，選取相應(yīng)的先進(jìn)控制方法，并與PID控制相結(jié)合，對(duì)永磁同步電機(jī)各方面性能進(jìn)行有針對(duì)性的優(yōu)化，最終使其控制精度得到顯著的提高。為達(dá)到對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行性能優(yōu)化的研究目的，文中首先探討了正弦波永磁同步電機(jī)和方波永磁同步電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)及控制機(jī)理，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了整體分析。針對(duì)永磁同步電機(jī)非線性、強(qiáng)耦合的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了矢量控制方式下的永磁同步電機(jī)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。結(jié)合常規(guī)PID控制，將模糊控制、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工免疫等多種先進(jìn)控制方法應(yīng)用于永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和同步傳動(dòng)系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)中，以滿(mǎn)足不同控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)動(dòng)、靜態(tài)性能的要求以及對(duì)調(diào)速性能或跟隨性能的側(cè)重。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用先進(jìn)控制方法的永磁同步電機(jī)具有較好的動(dòng)態(tài)性能、抗擾動(dòng)能力以及較強(qiáng)的魯棒性能；與傳統(tǒng)PID控制相比，系統(tǒng)的控制精度得到了明顯提高。研究結(jié)果驗(yàn)證了先進(jìn)控制方法應(yīng)用于永磁同步電機(jī)性能優(yōu)化的有效性和實(shí)用性。
標(biāo)簽： 先進(jìn)控制 永磁同步電機(jī) 性能優(yōu)化
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在能源枯竭及環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重的今天，光伏發(fā)電是未來(lái)可再生能源應(yīng)用的一種重要方法。本文以光伏逆變技術(shù)為研究對(duì)象，對(duì)光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤方法、光伏智能充電控制策略、光伏并網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制方法、光伏并網(wǎng)與有源濾波統(tǒng)一控制方法等問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。 在擾動(dòng)觀測(cè)法的基礎(chǔ)上，提出了一種直接電流控制最大功率點(diǎn)跟蹤方法，通過(guò)檢測(cè)變換器輸出電流進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤控制，簡(jiǎn)化控制算法，同時(shí)省去了擾動(dòng)觀測(cè)法中的電壓和電流傳感器，降低系統(tǒng)成本。 研究了一種實(shí)用的光伏系統(tǒng)蓄電池充電控制策略，將最大功率點(diǎn)跟蹤與智能充電控制有機(jī)結(jié)合在一起，充分利用光伏電池的輸出功率，縮短充電時(shí)間，提高充電效率；研究了一種全數(shù)字式逆變器，通過(guò)電壓有效值外環(huán)和瞬時(shí)值內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制，既能保證系統(tǒng)輸出電壓的穩(wěn)態(tài)精度，又能保證瞬變負(fù)載條件下的動(dòng)態(tài)特性。研制了一套3kW光伏獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 針對(duì)住宅型光伏并網(wǎng)逆變器體積小、性能價(jià)格比高的要求，研究了一種基于導(dǎo)抗變換器的并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，相比于傳統(tǒng)電流型逆變器，本拓?fù)涫∪チ吮恐氐碾娍蛊鳎瑫r(shí)利用高頻變壓器進(jìn)行能量傳遞和電氣隔離，進(jìn)一步降低了系統(tǒng)損耗和體積，降低系統(tǒng)成本。 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于導(dǎo)抗變換器的固有特性，采用傳統(tǒng)的SPWM調(diào)制方法將導(dǎo)致并網(wǎng)逆變器輸出平頂飽和的非正弦電流，造成對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，提出了一種新型改進(jìn)調(diào)制模式。該方法可以實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)、低諧波并網(wǎng)發(fā)電。根據(jù)上述理論分析，研制了一臺(tái)3kW單相光伏并網(wǎng)逆變器，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。 研究了一種三相電流型并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制方法，采用改進(jìn)調(diào)制模式對(duì)其進(jìn)行控制，在諧波抑制方面取得了滿(mǎn)意的效果。提出的三相并網(wǎng)逆變方案，相比于傳統(tǒng)三相并網(wǎng)逆變器，具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)中任意一相都是一個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，不受其它相影響，即使在某一相或某兩相損壞的情況下，剩余相也能正常運(yùn)行，增加了系統(tǒng)的冗余性；在三相電網(wǎng)不平衡情況下，本方法也能提供穩(wěn)定的三相電流，增加系統(tǒng)抗電網(wǎng)波動(dòng)能力。初看起來(lái)本方案使用的導(dǎo)抗變換器和變壓器有3套，但是每相承受的功率容量只有系統(tǒng)總功率的三分之一，這樣可以選用較小容量的器件，有利于高頻電感和變壓器的制作和生產(chǎn)。提出了一種基于導(dǎo)抗變換器的三相電流型逆變器實(shí)現(xiàn)方案，利用導(dǎo)抗變換器將輸入直流電壓變換為高頻正弦電流，經(jīng)高頻變壓器隔離及電流等級(jí)變換后進(jìn)行裂相調(diào)制，輸出為三相正弦電流。該方法不僅省去了傳統(tǒng)電流型逆變器直流側(cè)電抗器，而且采用高頻變換進(jìn)行功率傳輸，減小了隔離變壓器及輸出濾波器的體積，有利于裝置的小型化和降低成本。 針對(duì)光伏電池輸出電壓較低的問(wèn)題，研究了一種單級(jí)式三相升壓型并網(wǎng)逆變器，通過(guò)一級(jí)變換同時(shí)實(shí)現(xiàn)升壓和DC/AC變換功能，并且提出了一種基于DSP芯片的控制策略，本方法僅用一個(gè)電壓傳感器就能替代原先的三個(gè)電壓傳感器：每個(gè)載波周期短路相只進(jìn)行一次開(kāi)關(guān)動(dòng)作，同時(shí)任何時(shí)刻只有2個(gè)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，可有效降低系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗；由于采用DSP控制，具有控制靈活、穩(wěn)定性高、成本低、并網(wǎng)電能質(zhì)量好，便于功率調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。 提出了一種光伏并網(wǎng)與有源濾波兼用的統(tǒng)一控制策略，在同一套裝置上既實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電，又實(shí)現(xiàn)諧波補(bǔ)償，克服目前的光伏發(fā)電裝置白天發(fā)電、夜間停機(jī)的不足，提高系統(tǒng)利用率。詳細(xì)分析了無(wú)功電流和諧波電流的檢測(cè)方法、光伏并網(wǎng)發(fā)電有功指令電流的生成方法及電流環(huán)控制器和電壓環(huán)控制器的設(shè)計(jì)方法，并對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電與有源濾波統(tǒng)一控制模式和單一有源濾波模式進(jìn)行了討論，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制策略的正確性和可行性。
標(biāo)簽： 光伏發(fā)電系統(tǒng) 逆變 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著通訊技術(shù)和電力系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)通訊用電源和電力操作電源的性能、重量、體積、效率和可靠性都提出了更高的要求。而應(yīng)用于中大功率場(chǎng)合的全橋變換器與軟開(kāi)關(guān)的結(jié)合解決了這一問(wèn)題。因此，對(duì)其進(jìn)行研究設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。 首先，論文闡述PWM DC/DC變換器的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，且根據(jù)移相控制PWM全橋變換器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選定適合于本論文的零電壓開(kāi)關(guān)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的電路拓?fù)洌?duì)其基本工作原理進(jìn)行闡述，同時(shí)給出ZVS軟開(kāi)關(guān)的實(shí)現(xiàn)策略。 其次，對(duì)選定的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，給出主電路中各參量的設(shè)計(jì)及參數(shù)的計(jì)算方法，包括輸入、輸出整流橋及逆變橋的器件的選型，輸入整流濾波電路的參數(shù)設(shè)計(jì)、高頻變壓器及諧振電感的參數(shù)設(shè)計(jì)以及輸出整流濾波電路的參數(shù)設(shè)計(jì)。 然后，論述移相控制電路的形成，對(duì)移相控制芯片進(jìn)行選擇，同時(shí)對(duì)移相控制芯片UC3875進(jìn)行詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)。對(duì)主功率管MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。 最后，基于理論計(jì)算，對(duì)系統(tǒng)主電路進(jìn)行仿真，研究其各部分設(shè)計(jì)的參數(shù)是否合乎實(shí)際電路。搭建移相控制ZV SDC/DC全橋變換器的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上做了大量的實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，論文所設(shè)計(jì)的DC/DC變換器能很好的實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)，提高效率，使輸出電壓得到穩(wěn)定控制，最后通過(guò)調(diào)整移相控制電路，可實(shí)現(xiàn)直流輸出的寬范圍調(diào)整，具有很好的工程實(shí)用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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全功能交通燈設(shè)計(jì)+智能交通燈 全功能交通燈設(shè)計(jì)+智能交通燈
上傳時(shí)間： 2013-06-19
上傳用戶(hù)：xg262122
隨著世界能源危機(jī)的到來(lái)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電在能源結(jié)構(gòu)中正在發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。而太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件并網(wǎng)逆變器的性能還需要進(jìn)一步提高。為了迎合市場(chǎng)上對(duì)高品質(zhì)、高性能、智能化并網(wǎng)逆變器的需求，我們將ARM+DSP架構(gòu)作為并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)集成了ARM和DSP的各自的強(qiáng)大功能，使并網(wǎng)逆變器的性能和智能化水平得到了顯著提高。本論文是基于山東大學(xué)魯能實(shí)習(xí)基地“光伏并網(wǎng)逆變器項(xiàng)目”，目前已經(jīng)試制出樣機(jī)。本人主要負(fù)責(zé)并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)工作。本文主要研究?jī)?nèi)容有： @@ 1．本并網(wǎng)逆變器采用了內(nèi)高頻環(huán)逆變技術(shù)。文中詳細(xì)分析了這種逆變器的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行了充分的系統(tǒng)分析和論證。 @@ 2．采用MATLAB/Simulink軟件對(duì)并網(wǎng)逆變器的控制算法進(jìn)行仿真，包括前級(jí)DC-DC變換的控制算法以及后級(jí)DC-AC逆變的控制算法。通過(guò)仿真驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)算法的可行性，對(duì)DSP程序開(kāi)發(fā)提供了很好的指導(dǎo)意義。 @@ 3．本文將ARM+DSP架構(gòu)作為逆變器的控制系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件控制系統(tǒng)。DSP控制板硬件系統(tǒng)包括AD數(shù)據(jù)采集、硬件電流保護(hù)、電源、eCAN總線，SPI總線等硬件電路。ARM板硬件系統(tǒng)包括SPI總線、RS232總線、RS480總線、以太網(wǎng)總線、LCD顯示、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、鍵盤(pán)等硬件電路。 @@ 4．本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了兩種最大功率點(diǎn)跟蹤控制算法：功率擾動(dòng)觀察法或增量電導(dǎo)法；孤島檢測(cè)方法采用被動(dòng)式和主動(dòng)式兩種檢測(cè)方式，被動(dòng)式所采用的方法是將過(guò)/欠電壓和電壓相位突變檢測(cè)相結(jié)合的方式，主動(dòng)式采用正反饋頻率偏移法；為了實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相，使用了軟件鎖相環(huán)控制技術(shù)。本文分別給出了以上各種算法的控制程序流程圖。 @@ 5．本文也給出了AD數(shù)據(jù)采集、eCAN總線、RS232、RS485、以太網(wǎng)、PWM輸出等程序流程圖，以及DSP和ARM之間的SPI總線通信程序流程圖。并且分別給出了ARM管理機(jī)控制系統(tǒng)主程序流程圖和DSP控制機(jī)控制系統(tǒng)主程序流程圖。 @@ 6．最后對(duì)并網(wǎng)逆變器樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。結(jié)果顯示：該樣機(jī)基本上實(shí)現(xiàn)了本文提出的設(shè)計(jì)方案所應(yīng)完成的各項(xiàng)功能，樣機(jī)的性能比較理想。 @@關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能光伏；并網(wǎng)逆變器；SPWM； DSP； ARM
標(biāo)簽： ARMDSP 架構(gòu) 太陽(yáng)能光伏
上傳時(shí)間： 2013-07-09
上傳用戶(hù)：趙安qw
基于CMOS攝像頭的智能尋跡車(chē)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
上傳用戶(hù)：kkchan200
PID算法自從問(wèn)世以來(lái)，一直受到廣泛的關(guān)注。隨著現(xiàn)代控制理論及智能控制技術(shù)的發(fā)展，PID算法也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。結(jié)合傳統(tǒng)的PID控制算法，針對(duì)特定的控制領(lǐng)域，出現(xiàn)了一些新的控制算法，模糊PID控制算法就是在此基礎(chǔ)上漸漸形成并凸顯其控制特色。 同時(shí)隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件FPGA的發(fā)展及其EDA技術(shù)的日漸成熟，為集成控制芯片開(kāi)拓了廣闊的發(fā)展空間。FPGA的發(fā)展為基于硬件的算法模塊的實(shí)現(xiàn)提供了可能性，同時(shí)節(jié)省了外圍的電路，使算法模塊的集成度大大提高。 本文針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在算法研究方面的熱點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)模糊PID算法進(jìn)行了深入的分析和研究。通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，對(duì)其進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。采用某汽輪機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)，利用Matlab仿真軟件，對(duì)該汽輪機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了甩負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性仿真。仿真結(jié)果表明，模糊PID可以更好地解決汽輪發(fā)電機(jī)組在甩負(fù)荷過(guò)程中由于機(jī)組轉(zhuǎn)子飛升量太大而導(dǎo)致危急保安裝置動(dòng)作，使得汽輪發(fā)電機(jī)組意外停機(jī)的問(wèn)題，能夠保證汽輪發(fā)電機(jī)組在意外甩負(fù)荷時(shí)機(jī)組正常的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)模糊控制理論的特點(diǎn)及EDA技術(shù)和FPGA可編程邏輯器件的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了在FPGA上實(shí)現(xiàn)模糊PID算法的具體實(shí)現(xiàn)方案。在綜合分析算法特性的基礎(chǔ)上，選擇Altera公司生產(chǎn)的CycloneⅡ系列中的EP2C35F672C6作為目標(biāo)芯片，利用分層模塊化設(shè)計(jì)思想，在Altera公司提供的QuartusⅡ開(kāi)發(fā)環(huán)境中，利用原理圖設(shè)計(jì)輸入和VHDL設(shè)計(jì)輸入相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了模糊PID控制算法，同時(shí)分別對(duì)實(shí)現(xiàn)的各個(gè)功能模塊和整個(gè)算法模塊進(jìn)行了功能時(shí)序仿真。根據(jù)仿真結(jié)果分析，該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了的模糊PID控制功能。 該控制算法模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)很好的避免了因CPU或者其它問(wèn)題導(dǎo)致算法程序跑飛、程序死循環(huán)、復(fù)位不可靠等問(wèn)題，提高了控制的可靠性。同時(shí)加強(qiáng)了模塊的通用性，減少了系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)周期，節(jié)省了外圍設(shè)備的電路，降低了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)成本。
上傳時(shí)間： 2013-07-21
上傳用戶(hù)：thinode
現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)的發(fā)展已經(jīng)有二十多年，從最初的1200門(mén)發(fā)展到了目前數(shù)百萬(wàn)門(mén)至上千萬(wàn)門(mén)的單片F(xiàn)PGA芯片。現(xiàn)在，F(xiàn)PGA已廣泛地應(yīng)用于通信、消費(fèi)類(lèi)電子和車(chē)用電子類(lèi)等領(lǐng)域，但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)基本上是國(guó)外品牌的天下。 在高密度FPGA中，芯片上時(shí)鐘分布質(zhì)量變的越來(lái)越重要，時(shí)鐘延遲和時(shí)鐘偏差已成為影響系統(tǒng)性能的重要因素。目前，為了消除FPGA芯片內(nèi)的時(shí)鐘延遲，減小時(shí)鐘偏差，主要有利用延時(shí)鎖相環(huán)(DLL)和鎖相環(huán)(PLL)兩種方法，而其各自又分為數(shù)字設(shè)計(jì)和模擬設(shè)計(jì)。雖然用模擬的方法實(shí)現(xiàn)的DLL所占用的芯片面積更小，輸出時(shí)鐘的精度更高，但從功耗、鎖定時(shí)間、設(shè)計(jì)難易程度以及可復(fù)用性等多方面考慮，我們更愿意采用數(shù)字的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 本論文是以Xilinx公司Virtex-E系列FPGA為研究基礎(chǔ)，對(duì)全數(shù)字延時(shí)鎖相環(huán)(DLL)電路進(jìn)行分析研究和設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的模塊電路。 本文作者在一年多的時(shí)間里，從對(duì)電路整體功能分析、邏輯電路設(shè)計(jì)、晶體管級(jí)電路設(shè)計(jì)和仿真以及最后對(duì)設(shè)計(jì)好的電路仿真分析、電路的優(yōu)化等做了大量的工作，通過(guò)比較DLL與PLL、數(shù)字DLL與模擬DLL，深入的分析了全數(shù)字DLL模塊電路組成結(jié)構(gòu)和工作原理，設(shè)計(jì)出了符合指標(biāo)要求的全數(shù)字DLL模塊電路，為開(kāi)發(fā)自我知識(shí)產(chǎn)權(quán)的FPGA奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本文先簡(jiǎn)要介紹FPGA及其時(shí)鐘管理技術(shù)的發(fā)展，然后深入分析對(duì)比了DLL和PLL兩種時(shí)鐘管理方法的優(yōu)劣。接著詳細(xì)論述了DLL模塊及各部分電路的工作原理和電路的設(shè)計(jì)考慮，給出了全數(shù)字DLL整體架構(gòu)設(shè)計(jì)。最后對(duì)DLL整體電路進(jìn)行整體仿真分析，驗(yàn)證電路功能，得出應(yīng)用參數(shù)。在設(shè)計(jì)中，用Verilog-XL對(duì)部分電路進(jìn)行數(shù)字仿真，Spectre對(duì)進(jìn)行部分電路的模擬仿真，而電路的整體仿真工具是HSIM。 本設(shè)計(jì)采用TSMC0.18μmCMOS工藝庫(kù)建模，設(shè)計(jì)出的DLL工作頻率范圍從25MHz到400MHz，工作電壓為1.8V，工作溫度為-55℃～125℃，最大抖動(dòng)時(shí)間為28ps，在輸入100MHz時(shí)鐘時(shí)的功耗為200MW，達(dá)到了國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的相應(yīng)指標(biāo)。最后完成了輸出電路設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘占空比調(diào)節(jié)，2倍頻，以及1.5、2、2.5、3、4、5、8、16時(shí)鐘分頻等時(shí)鐘頻率合成功能。
標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字 延時(shí)
上傳時(shí)間： 2013-06-10
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