永磁同步電機(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應用前景廣闊的電機。永磁同步電機調速系統(tǒng)是以永磁同步電機為控制對象，采用變壓變頻技術對電機進行調速的控制系統(tǒng)。因其具有能耗低、可靠性高、控制精確等優(yōu)點，在許多領域得到廣泛的應用。然而，轉子無阻尼繞組的PMSM的采用變頻技術開環(huán)運行時，系統(tǒng)不太穩(wěn)定，電機效率有所下降，轉子溫升高，易造成釹鐵硼永磁體退磁，危及電機安全運行，有時甚至還會出現(xiàn)失步現(xiàn)象，系統(tǒng)無法運行。PMSM控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行控制都是建立在閉環(huán)控制基礎之上的，因此如何獲取轉子位置和速度信號是整個系統(tǒng)中相當重要的一個環(huán)節(jié)。當前，在大多數(shù)調速驅動系統(tǒng)中，最常用的方法是在轉子軸上安裝位置傳感器。但這些傳感器增加了系統(tǒng)的成本，降低了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。因此，在一些特殊及控制精度要求不很高的場合，無傳感器控制將會得到廣泛的應用。它通過測量電動機的電流、電壓等可測量的物理量，通過特定的觀測器策略估算轉子位置，提取永磁轉子的位置和速度信息，完成閉環(huán)控制。本文以無位置傳感器PMSM控制系統(tǒng)作為研究對象，介紹了永磁同步電機的結構及其數(shù)學模型，詳細地闡述了空間矢量脈寬調制(SVPWM)技術的理論基礎及其波形的產(chǎn)生機制，并對閉環(huán)控制策略進行了研究。鑒于數(shù)字信號處理器(DSP)TMS320LF2407控制芯片出色的性能和豐富的外設資源，使用該芯片設計了控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，通過對整個控制系統(tǒng)的試驗調試，實現(xiàn)了永磁同步電機的無位置傳感器控制。 本文借助于MATLAB建立了永磁同步電機的仿真數(shù)學模型，并根據(jù)空間矢量脈寬調制的工作原理，構建了永磁同步電機調速控制系統(tǒng)的仿真模型。系統(tǒng)采用αβ定子靜止坐標系下的數(shù)學模型，依據(jù)滑模變結構控制原理，對永磁電機的轉子位置角θe和轉速ωe進行實時在線估算，不斷修正估算位置^θe，控制定子旋轉磁場與轉子磁場垂直并保持與轉子同步旋轉，實現(xiàn)電機的閉環(huán)調速運行。理論分析和仿真結果表明，所提出的永磁同步電機無傳感器控制方法具有較強的魯棒性和令人滿意的性能。
上傳時間： 2013-04-24
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本課題以AD 公司的ADMCF328 為控制核心，并以此為基礎，進行了數(shù)字化直接轉矩控制系統(tǒng)的研究。 首先，本課題用MATLAB/SUMULINK 對一般的直接轉矩控制進行了仿真， 然后又與基于模糊控制的直接轉矩仿真結果進行了比較。結果表明，加了模糊控制器的控制系統(tǒng)可以直接改善控制系統(tǒng)的質量。 然后，作者又提出了MRAS 的具體實現(xiàn)方法，此實現(xiàn)方法在SIMULINK 中進行了仿真。 最后，在實驗室中又真正實現(xiàn)了直接轉矩的異步機控制。
上傳時間： 2013-07-14
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無刷直流電機具有輸出轉矩大、調速性能好、運行可靠等一系列優(yōu)點，具有廣泛的應用前景，其傳統(tǒng)的理論分析及設計方法已經(jīng)比較成熟。它的進一步推廣和應用，在很大程度上有賴于對其控制策略的研究。本文主要研究了無刷直流電機的速度控制問題。 無刷直流電機是一種多變量和非線性的控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制方法很難滿足對它的精確控制。近代模糊控制理論在無刷直流電機的控制中得到了廣泛的應用，提高了控制系統(tǒng)的性能。但是，在模糊控制器控制規(guī)則優(yōu)化和參數(shù)在線調整方面還存在著許多不足。針對這些問題，本文提出了一種使用遺傳算法優(yōu)化的模糊控制器，并且應用到無刷直流電機的控制中。系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，內環(huán)采用電流負反饋對電機轉矩進行調節(jié)；外環(huán)應用模糊控制器進行速度控制，通過遺傳算法離線優(yōu)化模糊控制規(guī)則和在線調節(jié)模糊控制器的參數(shù)以提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。同時本文使用Matlab和電機仿真軟件VisSim對無刷直流電機的速度控制進行了軟件仿真。 數(shù)字信號處理器(DSP)是一種高速的信號處理芯片，近幾年在電機控制領域得到了廣泛的應用。本文以TI公司的TMS320LF2407控制器為基礎，介紹了DSP在無刷直流電機控制中常用的應用技術。同時為了降低系統(tǒng)開發(fā)設計的復雜性，提高控制系統(tǒng)的可靠性以及軟件開發(fā)的快速性，本文將嵌入式操作系統(tǒng)移植到DSP中，并在該操作平臺上開發(fā)出高效的控制算法。 實驗結果表明，通過遺傳算法優(yōu)化的模糊控制器對無刷直流電機模型的不確定性和負載變化具有較強的適應性和魯棒性，而且控制系統(tǒng)具有較好的動態(tài)性能。
上傳時間： 2013-06-12
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永磁同步電機(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應用領域廣闊的電機，其傳統(tǒng)的理論分析與設計方法已比較成熟。它的進一步推廣應用，在很大程度上有賴于對控制策略的研究。實踐中，使用通用變壓變頻(VVVF)變頻器來驅動沒有阻尼繞組的永磁同步電動機開環(huán)運行時，有時電機的運行頻率超過某一頻率，系統(tǒng)就會變得不穩(wěn)定，甚至導致系統(tǒng)失步。本文研究了無位置傳感器的永磁同步電機的速度控制問題。 論文提出了一種將推廣卡爾曼濾波(EKF)原理應用于永磁同步電機無位置傳感器調速系統(tǒng)的方法。對永磁同步電機的數(shù)學模型和卡爾曼濾波原理作了詳細的分析，在dq轉子同步坐標系中應用推廣卡爾曼濾波算法，對永磁同步電機的轉角和轉速進行實時在線估計。所選取的濾波算法只需測量電流和逆變器直流母線電壓，具有不改造電機、可靠性高和經(jīng)濟耐用的優(yōu)點。利用在線估計出的轉速和電流實現(xiàn)轉速電流雙閉環(huán)的永磁同步電機矢量控制。同時還提出了基于磁飽和原理的永磁轉子初始位置的檢測方法。針對轉子磁場定向方式及矢量控制方案，采用了空間矢量脈寬調制方法對系統(tǒng)進行控制，此方法可以輸出任意給定位置的電壓矢量，在不增加功率管開關頻率和不增加系統(tǒng)復雜性的前提下，明顯提高電機的調速性能。 在Matlab6.5環(huán)境下進行的系統(tǒng)仿真實驗表明，所提出的位置估計算法和控制方法具有優(yōu)良的轉角跟蹤特性和速度控制性能，同時系統(tǒng)具有較強的抗負載擾動性能和較好的魯棒性。實驗結果表明本文的方法達到了預期的效果。
上傳時間： 2013-04-24
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開關磁阻電機驅動系統(tǒng)(SRD)是一種新型交流驅動系統(tǒng),以結構簡單、堅固耐用、成本低廉、控制參數(shù)多、控制方法靈活、可得到各種所需的機械特性,而備受矚目,應用日益廣泛.并且SRD在寬廣的調速范圍內均具有較高的效率,這一點是其它調速系統(tǒng)所不可比擬的.但開關磁阻電機(SRM)的振動與噪聲比較大,這影響了SRD在許多領域的應用.本文針對上述問題進行了研究,提出了一種新型齒極結構,可有效降低開關磁阻電機的振動與噪聲.通過電磁場有限元計算可看出,在新型齒極結構下,導致開關磁阻電機振動與噪聲的徑向力大為減小,尤其是當轉子極相對定子極位于關斷位置時,徑向力大幅度地減小,并改善了徑向力沿定子圓周的分布,使其波動減小,從而減小了定子鐵心的變形與振動,進而降低了開關磁阻電機的噪聲.靜態(tài)轉矩因轉子極開槽也略微減小,但對電機的效率影響不大.開關磁阻電機因磁路的飽和導致參數(shù)的非線性,又因在不同控制方式下是變結構的.這使得開關磁阻電機的控制非常困難.經(jīng)典的線性控制方法如PI、PID等方法用于開關磁阻電機的控制,效果不好.其它的控制方法如滑模變結構控制、狀態(tài)空間控制方法等可取得較好的控制效果但大都比較復雜,實現(xiàn)起來比較困難.而智能控制方法如模糊控制本身為一種非線性控制方法,對于非線性、變結構、時變的被控對象均可取得較好的控制效果且不需知道被控對象的數(shù)學模型,這對于很難精確建模的開關磁阻電機來說尤其適用.同時,模糊控制實現(xiàn)比較容易.但對于變參數(shù)、變結構的開關磁阻電機來說固定參數(shù)的模糊控制在不同條件下其控制效果難以達到最優(yōu).為取得最優(yōu)的控制效果,該文采用帶修正因子的自組織模糊控制器,采用單純形加速優(yōu)化算法通過在線調整參數(shù),達到了較好的控制效果.仿真結果證明了這一點.
上傳時間： 2013-05-16
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論文根據(jù)系統(tǒng)具體控制對象將多電機獨立驅動電動車的操穩(wěn)性控制劃分為間接穩(wěn)定性控制與直接穩(wěn)定性控制兩大類，前者以優(yōu)化車輪和路面的相對運動為目標;而后者直接以整車運動狀態(tài)參量為調節(jié)對象.針對雙電機前輪驅動EV，提出了基于自由輪轉速信息的驅動防滑控制.分析了汽車轉向過程的差速動力學原理，在Ackermann-Jeantand轉向側幾何模型下討論了理想差速過程中車輪驅/制動轉矩變化應滿足的條件.根據(jù)上述分析提出了一種雙模式轉矩分配電子差速器設計思路.分析了直接橫擺力偶矩的產(chǎn)生與簡化的轉矩分配方法.基于零側偏理想模型設計了雙電機EV的前饋直接橫擺力偶矩控制器并進行數(shù)值仿真，結果顯示該方法能一定程度改善操穩(wěn)性，但控制效果受系統(tǒng)非線性影響較大.提出應用隱模型跟蹤最優(yōu)控制理論的DYC控制策略，設計了控制器并進行仿真計算，證明此控制方法能在降低質心側偏的同時保證橫擺角速度響應的穩(wěn)定、平滑、快速，并能適應不同路面情況.通過仿真討論前驅動或后驅動布局與DYC控制效果的關系以及系統(tǒng)對汽車質心參數(shù)變化的適應性.設計并改裝了雙電機前輪獨立驅動試驗車.初步試車中該車轉向與加速皆運行良好，以此為基礎未來可進行控制策略實車測試.
上傳時間： 2013-04-24
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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(jīng)網(wǎng)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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近年來，嵌入式Internet遠程測控系統(tǒng)已成為計算機控制領域一個重要組成部分，它將計算機網(wǎng)絡、通信與自動控制技術相結合并成為新興的研究熱點。通過嵌入式Internet控制系統(tǒng)，用戶只要在有網(wǎng)絡接入的地方，就可以對與網(wǎng)絡連接的任何現(xiàn)場設備進行遠程測控。嵌入式系統(tǒng)可以根據(jù)應用進行軟硬件的定制，特別適用于對成本、體積、功耗有嚴格要求的各種遠程測控設備。該項技術的研究具有廣闊的應用前景。 嵌入式Web遠程監(jiān)控不同于以往的C/S和B/S網(wǎng)絡監(jiān)控技術，它通常采用嵌入式系統(tǒng)作為Web服務器，使得系統(tǒng)的成本大大降低，且設備體積小巧，便于安裝、易于維護，安全可靠，此技術自問世以來得到了業(yè)界的廣泛關注，各式各樣的解決方案和實現(xiàn)方式層出不窮。 本文提出了一種基于ARM的嵌入式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以嵌入式Boa服務器作為遠程信號的傳輸平臺。首先對網(wǎng)絡的系統(tǒng)結構和工作原理作了詳細介紹，然后對嵌入式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的實現(xiàn)作了深入的探討和研究。 整個嵌入式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)主要劃分為三個部分：嵌入式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)硬件設計；嵌入式網(wǎng)絡控制器的軟件設計；嵌入式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)Web服務器實現(xiàn)。系統(tǒng)選用主流的ARM微處理器LPC2210作為系統(tǒng)主控制器，并根據(jù)需要給出了具體的硬件電路設計，包括：存儲器接口電路、網(wǎng)絡接口電路、串行通信接口電路以及信號調理電路設計。鑒于μ Clinux對ARM技術的有力支持，且μ Clinux具有內核可裁減、網(wǎng)絡功能強大、低成本、代碼開放等特點，通過對μ Clinux的裁減、配置和編譯，成功地將μ Clinux移植到LPC2210中。然后完成設備驅動開發(fā)、嵌入式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)Boa服務器的構建及系統(tǒng)應用開發(fā)。 該嵌入式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)融合監(jiān)控網(wǎng)與信息網(wǎng)，實現(xiàn)了遠程分布式測控和通訊。系統(tǒng)穩(wěn)定性高、實時性好、性價比高，具有廣泛的應用價值，適用于工業(yè)、交通、電力、能源等眾多控制領域。
標簽： ARM 嵌入式網(wǎng)絡 控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-13
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我國是世界上設施農(nóng)業(yè)面積最大的國家，設施面積占世界總面積的70-80％。目前國內設施溫室應用的主要環(huán)境參數(shù)采控系統(tǒng)大多為進口產(chǎn)品，這些產(chǎn)品技術含量高，采控效果好，但相對價格較高，通常適用于現(xiàn)代化的大型或高檔連棟溫室。少數(shù)國產(chǎn)品牌無論技術水平還是采控效果均不甚理想，尤其缺少能夠適用于我國常見的中小型日光溫室的低成本智能采集控制裝置。本文基于國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)課題“設施農(nóng)業(yè)精準生產(chǎn)技術系統(tǒng)構建與應用”，對設施溫室環(huán)境和生物信息數(shù)據(jù)采集、傳輸、備份、調控問題進行了研究。 論文分析了目前國內中小型日光溫室環(huán)境監(jiān)控需求，提出并實現(xiàn)了一套網(wǎng)絡型設施農(nóng)業(yè)日光溫室智能控制系統(tǒng)從硬件到軟件的完整方案。主要研究工作如下： (1) 開發(fā)了面向常用環(huán)境信息傳感器和生物信息傳感器的數(shù)據(jù)采集模塊，該數(shù)據(jù)采集模塊具有可定制、可擴展的特點。 (2) 開發(fā)了基于CF卡的數(shù)據(jù)備份及存儲模塊，為實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的大容量存儲和本地化自主控制提供了基礎。 (3) 構建了傳感器數(shù)據(jù)的局域傳輸網(wǎng)絡和以太網(wǎng)絡接口，滿足了節(jié)點環(huán)境參數(shù)及視頻信息寬帶傳輸與溫室集中監(jiān)控的需要。 (4) 開發(fā)了面向中小型日光溫室的可擴展核心設備管理模塊，實現(xiàn)了在決策服務器支持下的環(huán)境參數(shù)本地自主調控。 (5) 移植了嵌入式操作系統(tǒng)、開發(fā)了設備驅動程序，使用戶可以靈活方便地調用板載設備進行系統(tǒng)的二次定制開發(fā)。 (6) 對系統(tǒng)軟件、硬件進行了模擬調試和現(xiàn)場實驗，驗證了系統(tǒng)在設施溫室環(huán)境采控中的各項功能。 論文結構如下：首先分析了課題的研究背景、意義、研究現(xiàn)狀和相應關鍵技術；然后在溫室控制的需求分析上提出了智能控制系統(tǒng)的方案；接著給出了智能PAC系統(tǒng)子/主節(jié)點的硬件設計及實現(xiàn)，給出了基于U-BOOT與uClinux的智能PAC系統(tǒng)軟件設計和驅動開發(fā)；其次設計了實驗平臺對智能PAC系統(tǒng)進行仿真調試和現(xiàn)場實驗。論文最后展望了我國設施農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境監(jiān)控的發(fā)展。 現(xiàn)場實驗表明，該智能PAC系統(tǒng)解決了日光溫室環(huán)境和生物信息數(shù)據(jù)采集、傳輸、備份問題，并且具有可定制化、可編程、運行穩(wěn)定可靠的特點，達到了預期的設計要求。
標簽： ARM 設施農(nóng)業(yè) 網(wǎng)絡 可編程
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)場總線技術以其先進性、實用性、可靠性、開放性等優(yōu)點，已經(jīng)成為自動化技術發(fā)展的熱點。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)作為一種開放的、具可互操作性的、徹底分散的分布式控制系統(tǒng)，已經(jīng)對傳統(tǒng)的PLC、集散控制系統(tǒng)形成了巨大的沖擊，具有廣闊的發(fā)展前景。 作為現(xiàn)場總線之一的CAN總線以其可靠性高、實時性好、價格低廉、容易實現(xiàn)等優(yōu)點，被廣泛應用于工業(yè)控制領域。與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，基于CAN總線設計的工業(yè)控制系統(tǒng)可以減少系統(tǒng)控制的復雜性，降低成本，并能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和擴展性。 本論文針對某石材加工廠的具體應用需求，在分析了CAN總線協(xié)議的基礎上，給出了工業(yè)控制網(wǎng)絡的總體解決方案，主控節(jié)點硬件設計、軟件設計，人機界面設計，以及網(wǎng)絡通訊結構模型及具體實現(xiàn)流程，完成的主要工作如下： 軟硬件平臺設計，基于ARM處理器LPC2378開發(fā)了工控網(wǎng)絡主控節(jié)點。設計了該節(jié)點的硬件電路，包括CAN總線接口電路、串行接口電路、AD、DA轉換隔離電路等。在硬件平臺上進行μC/OS-II操作系統(tǒng)移植，基于該操作系統(tǒng)編寫了各硬件模塊驅動程序，主要包括串行接口和CAN模塊的初始化、數(shù)據(jù)接收以及發(fā)送。 通訊設計，根據(jù)工業(yè)控制應用的具體需求，設計了網(wǎng)絡整體解決方案，包括網(wǎng)絡拓撲方案，通訊結構等，基于CAN總線技術規(guī)范CAN2.0B自定義了CAN總線網(wǎng)絡應用層通信協(xié)議CAN08。 人機界面設計，基于威綸MT505設計了工控網(wǎng)絡的人機界面，編程實現(xiàn)人機界面與主控節(jié)點的Modbus通訊。
標簽： ARM 現(xiàn)場總線 控制系統(tǒng) 主控
上傳時間： 2013-07-09
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