永磁同步電機(jī)是同步電機(jī)的一個(gè)重要類型，其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機(jī)相比，體積和重量大為減小，而且結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，維護(hù)更方便。現(xiàn)代電氣傳動控制的發(fā)展趨勢之一是開發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無論在矢量控制還是標(biāo)量控制中，轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機(jī)軸上安裝一個(gè)速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進(jìn)不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問題，效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機(jī)研究的熱點(diǎn)。 本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎(chǔ)上，將其引入到永磁同步電機(jī)無速度傳感器狀態(tài)觀測中。由于永磁同步電機(jī)是一個(gè)強(qiáng)耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實(shí)際中普遍采用的泰勒展開式截?cái)嗟姆椒ǎ瑢﹄姍C(jī)方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機(jī)系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測量噪聲模型，形成擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。擴(kuò)展卡爾曼濾波器將電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進(jìn)行實(shí)時(shí)估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中。通過仿真，與電機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行比較，證明了擴(kuò)展卡爾曼濾波具有良好的動態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對擴(kuò)展卡爾曼濾波算法在無速度傳感器控制中存在的不足，本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量，建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程，并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時(shí)不變序列，因此可以直接應(yīng)用線性卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果證明，與擴(kuò)展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù)，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，不僅具備擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢，而且在某些性能方面超越了擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中，因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎(chǔ)，以永磁同步電機(jī)為對象，以數(shù)字信號處理器（DSP）為核心，設(shè)計(jì)了電機(jī)狀態(tài)觀測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。整個(gè)方案在不增加成本的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字信號處理器（DSP）豐富的資源和強(qiáng)大的運(yùn)算能力，通過檢測電機(jī)相電流，實(shí)時(shí)估算出電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器，為電機(jī)控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實(shí)踐，應(yīng)用于實(shí)際工程中，對卡爾曼濾波算法在永磁同步電機(jī)無速度傳感器控制方面的性能進(jìn)行進(jìn)一步研究。關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)；無速度傳感器；卡爾曼濾波
標(biāo)簽： 卡爾曼 濾波算法 永磁同步電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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由于傳統(tǒng)供電系統(tǒng)的固有缺陷，當(dāng)單臺電源供電時(shí)，一旦發(fā)生故障可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，造成不可估計(jì)的損失。逆變電源并聯(lián)技術(shù)是提高逆變電源運(yùn)行可靠性和擴(kuò)大供電容量的重要手段。并聯(lián)技術(shù)可以提高逆變電源的通用性和靈活性，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、組合更加方便，使可靠性進(jìn)一步提高。 本文主要研究逆變電源輸出的數(shù)字控制技術(shù)，以及逆變電源的并聯(lián)控制策略，以改善逆變電源的輸出性能，提高逆變電源的可靠性，并為分布式發(fā)電系統(tǒng)提供最基本的單元模塊。本系統(tǒng)采用高頻逆變技術(shù)，主電路前級采用BOOST升壓，后級采用半橋逆變電路，以TI公司的TMS320F2806DSP為主控核心實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的控制功能。本文主要研究內(nèi)容如下： 1.首先介紹了當(dāng)前的適合逆變電源的控制策略，分析了這些控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹了當(dāng)前的適用于逆變電源并聯(lián)運(yùn)行的控制策略，并簡單介紹了它們的原理； 2.介紹了逆變電源無線并聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù)，依據(jù)下垂并聯(lián)控制的數(shù)學(xué)模型，對并聯(lián)系統(tǒng)的功率下垂特性、功率解耦控制思想等方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析； 3.通過對當(dāng)前逆變電源控制策略的分析、研究，對所選的逆變電源主電路進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，設(shè)計(jì)了逆變電源三閉環(huán)調(diào)節(jié)控制器，并通過Matlab仿真工具進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了該控制策略的可行性； 4.建立了單相逆變電源無線并聯(lián)控制系統(tǒng)的MATLAB仿真模型，并通過仿真實(shí)驗(yàn)對其進(jìn)行了驗(yàn)證分析，結(jié)果表明：該基于下垂法控制的無線并聯(lián)方案可以使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對輸出有功功率、無功功率和諧波功率的良好控制； 5.采用DSP為主控芯片，設(shè)計(jì)并制作了單相無線并聯(lián)型逆變電源樣機(jī)，給出并聯(lián)型逆變單元輸出濾波電感參數(shù)選擇的工程設(shè)計(jì)方法和原則，并對上述的三閉環(huán)控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果良好。
標(biāo)簽： 高頻逆變電源 并聯(lián)控制 策略
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在能源日漸枯竭、環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，太陽能作為一種新興的綠色能源，以其取之不竭、用之不盡、無污染等優(yōu)點(diǎn)，受到人們越來越多的重視。作為太陽能利用的一種有效方式，光伏發(fā)電技術(shù)得到了迅速地發(fā)展。 光伏充電控制系統(tǒng)是光伏發(fā)電系統(tǒng)中重要的組成部分，光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽铍姵貙⑥D(zhuǎn)化出來的電能儲存起來，充電控制系統(tǒng)在該過程中起著樞紐作用。本文以光伏充電控制系統(tǒng)作為研究對象，從系統(tǒng)的參數(shù)選擇、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制策略、最大功率跟蹤及蓄電池的保護(hù)等方面作了詳細(xì)的分析和研究。論文主要工作如下： 1)本文詳細(xì)介紹了最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)在光伏充電系統(tǒng)中的應(yīng)用，分析和比較了常用的最大功率點(diǎn)跟蹤方法的優(yōu)缺點(diǎn)，討論了一種改進(jìn)的MPPT算法--“山峰”逼近法。與原有的跟蹤方法相比，該方法具有良好的啟動特性，最大功率點(diǎn)跟蹤精度、系統(tǒng)對外界條件變化的響應(yīng)速度和運(yùn)行的穩(wěn)定性都有一定的提高。仿真結(jié)果表明這種算法能夠準(zhǔn)確地找到最大功率點(diǎn)。 2)通過對蓄電池充電特性和常用充電方法的分析，制定了本文所采用光伏充電方法，其充電過程分為最大功率充電、恒壓充電和浮充電三種狀態(tài)。該方法綜合了恒流充電快速、安全的優(yōu)點(diǎn)和恒壓充電能夠控制過充電以及在浮充狀態(tài)保持電池100％電量的優(yōu)點(diǎn)。 3)分析和比較了不同光伏充電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能和特點(diǎn)，確定采用Buck拓?fù)渥鳛橹悄芄夥潆娤到y(tǒng)的主電路結(jié)構(gòu)，該電路結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，可以滿足最大功率跟蹤和光伏充電的要求。給出了該系統(tǒng)主電路、控制電路各元件參數(shù)的選擇和系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程圖。 4)根據(jù)前面的理論研究，本文設(shè)計(jì)制作了智能光伏充電控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，獲得了良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
標(biāo)簽： 智能光伏 充電控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-20
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作為新一代直流輸電技術(shù)，基于電壓源換流器的高壓直流輸電憑借其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)取得了飛速的發(fā)展，并已在新能源發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、電網(wǎng)非同步互聯(lián)、無源系統(tǒng)供電、無功補(bǔ)償?shù)葓龊系玫綄?shí)際工程應(yīng)用。在我國，VSC-HVDC的研究尚處于起步階段。本論文著重開展了VSC-HVDC技術(shù)的數(shù)學(xué)建模和控制策略的研究。論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下： 1．建立了系統(tǒng)標(biāo)么值模型，分析了VSC-HVDC的運(yùn)行原理和穩(wěn)態(tài)功率特性。明確了系統(tǒng)主電路參數(shù)對運(yùn)行特性的影響，在此基礎(chǔ)上提出了一種功率定義下的換流電抗、直流電壓和直流電容以及頻域下的交流濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)方法。 2．設(shè)計(jì)了一種基于無差拍控制的VSC-HVDC直接電流離散控制器。針對控制系統(tǒng)存在的VSC電壓輸出能力限制、PI控制器積分飽和現(xiàn)象和離散采樣時(shí)間延遲問題，提出了相應(yīng)的解決方法，推導(dǎo)了其電流內(nèi)環(huán)控制器與功率外環(huán)離散控制器的設(shè)計(jì)原則。 3．推導(dǎo)了換流站網(wǎng)側(cè)與VSC交流側(cè)功率節(jié)點(diǎn)以及換流電抗與損耗電阻上的瞬時(shí)功率方程，在此基礎(chǔ)上提出了一種換流站網(wǎng)側(cè)功率節(jié)點(diǎn)控制并補(bǔ)償換流電抗與損耗電阻消耗二倍頻功率的不平衡控制策略，設(shè)計(jì)了該控制策略下的雙序矢量控制器模型。同時(shí)針對傳統(tǒng)dq軟件鎖相環(huán)在電壓不平衡時(shí)鎖相速度慢的缺點(diǎn)，提出了一種基于前置相序分解的頻率自適應(yīng)dq鎖相環(huán)，提高了不平衡控制算法的動態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)特性。 4．對VSC閥在交流電網(wǎng)低電壓故障下的過流現(xiàn)象進(jìn)行分析并提出了一種考慮正負(fù)序分量影響的指令電流限制器，保證了故障限流效果。分析比較了VSC閥電流裕度穿越法和指令電流限制器穿越法的特性，在此基礎(chǔ)上提出一種結(jié)合正負(fù)序指令電流限制器與控制模式切換的交流電網(wǎng)低電壓穿越控制方法，從而解決交流電網(wǎng)低電壓故障時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定與VSC過流問題。 5．在分析現(xiàn)有VSC-HVDC拓?fù)涞幕A(chǔ)上，從降低電力電子器件直接串聯(lián)數(shù)目、器件開關(guān)頻率和簡化主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三個(gè)方面出發(fā)，將傳統(tǒng)直流輸電中常用的變壓器隔離式多模塊結(jié)構(gòu)引入VSC-HVDC系統(tǒng)，并針對該模塊級聯(lián)式拓?fù)涮岢鲆环N系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制與模塊獨(dú)立運(yùn)行相結(jié)合的新型控制策略。針對該拓?fù)湎滤投苏敬嬖诘母髂K直流側(cè)電容電壓均衡問題，提出了一種基于有功分量調(diào)節(jié)的直流側(cè)電壓控制方法。
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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本文分析了永磁同步直線電動機(jī)的運(yùn)行機(jī)理與運(yùn)行特性，并通過坐標(biāo)變換，分別得出了電機(jī)在a—b—c，α—β、d—q坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。針對永磁同步直線電機(jī)模型的非線性與耦合特性，采用了次級磁場定向的矢量控制，并使id=0，不但解決了上述問題，還實(shí)現(xiàn)了最大推力電流比控制。為了獲得平穩(wěn)的推力，采用了SVPWM控制，并對它算法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。 針對速度環(huán)采用傳統(tǒng)PID控制難以滿足高性能矢量控制系統(tǒng)，通過對傳統(tǒng)PID控制和模糊控制理論的研究，將兩者相結(jié)合，設(shè)計(jì)出能夠在線自整定的模糊PID控制器。將該控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PID控制器應(yīng)用于速度環(huán)，以提高系統(tǒng)的動靜態(tài)性能。 在以上分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了永磁同步直線電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的軟、硬件。其中電流檢測采用了新穎的電流傳感器芯片IR2175，以解決溫漂問題；速度檢測采用了增量式光柵尺，設(shè)計(jì)了與DSP的接口電路，通過M/T法實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的測速。最后在Matlab/Simlink下建立了電機(jī)及其矢量控制系統(tǒng)的仿真模型，并對分別采用傳統(tǒng)PID速度控制器和模糊PID速度控制器的系統(tǒng)進(jìn)行仿真，結(jié)果表明采用模糊PID控制具有更好的動態(tài)響應(yīng)性能，能有效的抑制暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)下的推力脈動，對于負(fù)載擾動具有較強(qiáng)的魯棒性。
上傳時(shí)間： 2013-07-04
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交流伺服技術(shù)是研制開發(fā)各種先進(jìn)的機(jī)電一體化設(shè)備，如工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、加工中心等的關(guān)鍵性技術(shù)，但是要提高交流伺服系統(tǒng)的控制性能關(guān)鍵在于伺服控制器對電機(jī)動態(tài)和靜態(tài)響應(yīng)的控制，要獲得良好的電機(jī)動、靜態(tài)性能關(guān)鍵在于伺服控制器的控制算法。為此，本文開展了主要針對電機(jī)控制算法中的PID控制器參數(shù)整定算法研究。研究工作是基于黑龍江省科技攻關(guān)項(xiàng)目為支撐。 本論文在查閱大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，掌握了系統(tǒng)構(gòu)成和基本控制原理，并分析了國內(nèi)交流伺服存在的問題，設(shè)計(jì)了基于TI公司電機(jī)數(shù)字化控制芯片TMS320F2812的交流伺服控制器的控制單元；基于三菱公司智能化功率器件IPM設(shè)計(jì)了控制器的功率單元；以及電源單元和相關(guān)電路的保護(hù)單元。 基于電機(jī)矢量控制原理，構(gòu)建了永磁同步電機(jī)的矢量控制模型，在原有研究的基本PID控制基礎(chǔ)上，根據(jù)模糊控制的基本原理，研究了應(yīng)用于電機(jī)控制的模糊參數(shù)自整定PID控制器設(shè)計(jì)原理，構(gòu)建模糊參數(shù)自整定PID控制器的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行該系統(tǒng)的仿真研究和實(shí)際應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。 本文的重點(diǎn)是闡述模糊參數(shù)自整定PID控制器的設(shè)計(jì)原理和方法，利用基于模糊參數(shù)自整定PID控制器的交流伺服系統(tǒng)仿真模型，應(yīng)用Matlab/Simulink仿真軟件平臺驗(yàn)證模型和算法的正確性，并與常規(guī)PID控制性能進(jìn)行對比分析。在實(shí)際硬件平臺驗(yàn)證了本文提出算法的可行性和正確性。 通過仿真和實(shí)際結(jié)果對比得出結(jié)論，模糊參數(shù)自整定PID控制器可以提高交流伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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應(yīng)用于電動汽車驅(qū)動領(lǐng)域的永磁同步電機(jī)交流驅(qū)動系統(tǒng)是由永磁同步電機(jī)、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)相結(jié)合而形成的新型交流驅(qū)動系統(tǒng)。因其具有良好的運(yùn)行性能而成為當(dāng)代電氣傳動領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。 永磁同步電機(jī)是一個(gè)多變量、非線性、高強(qiáng)耦合的系統(tǒng)，其輸出轉(zhuǎn)矩與定子電流不成正比，而是復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，因此要得到好的控制性能，需要進(jìn)行磁場解耦。矢量變換控制技術(shù)正好適用于永磁同步電機(jī)的這種特點(diǎn)。 本文在數(shù)字電機(jī)控制專用DSP芯片TMS320LF2407的基礎(chǔ)上，以永磁同步電機(jī)為研究對象，對其矢量控制技術(shù)進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。 首先課題根據(jù)永磁同步電機(jī)實(shí)際物理模型，分析推導(dǎo)得到了永磁同步電機(jī)的三相靜止坐標(biāo)系下及兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。 接著課題對永磁同步電機(jī)運(yùn)行特性進(jìn)行了分析和研究。在此基礎(chǔ)上，課題提出了一種新型的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)上，課題提出了應(yīng)用不同矢量控制策略的矢量控制方法，并對其做了仿真驗(yàn)證。 結(jié)果表明，課題設(shè)計(jì)的系統(tǒng)以及應(yīng)用不同矢量控制策略的矢量控制方法準(zhǔn)確可行。 這個(gè)控制系統(tǒng)便于實(shí)現(xiàn)多種矢量控制方法，為永磁同步電機(jī)擴(kuò)速增效提供了理論平臺。 在理論分析、仿真通過基礎(chǔ)上，課題對驅(qū)動系統(tǒng)的硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)。 課題完成了DSP控制系統(tǒng)關(guān)鍵硬件電路的設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)制作了一塊應(yīng)用SCALE模塊的IGBT驅(qū)動電路，此驅(qū)動電路響應(yīng)迅速、抗干擾性強(qiáng)，驅(qū)動性能優(yōu)越。此外，課題完成了永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)全數(shù)字化設(shè)計(jì)，調(diào)試通過了速度位置檢測、電流檢測、PI調(diào)節(jié)、坐標(biāo)變換等應(yīng)用模塊。 課題最后對整個(gè)系統(tǒng)的做了全面的總結(jié)，并對今后的工作方向進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： DSP 永磁同步電機(jī) 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-22
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隨著人們生活水平的提高，肥胖逐漸成為一種社會疾病，肥胖容易使人患上阻塞性睡眠呼吸暫停綜合癥，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)甚至危及生命。研制性能良好低成本的呼吸機(jī)有很好的實(shí)際意義。本論文論述了一種基于dsPIC30F3010控制器及無刷直流電機(jī)(BrushlessDirectCurrentMotor，簡稱BLDCM)的呼吸機(jī)控制器，實(shí)現(xiàn)了反電勢法無位置傳感器無刷直流電機(jī)的運(yùn)行控制。 論文從基本電磁定律出發(fā)，分析了無刷直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理，建立了無刷直流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)分析了“反電勢法”無刷直流電機(jī)控制原理，深入研究了三種反電勢過零檢測方法，并對檢測電路移相產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子位置誤差進(jìn)行了分析，給出了補(bǔ)償方法。 對無刷直流電動機(jī)無位置傳感器控制中的關(guān)鍵問題——起動方法進(jìn)行研究，介紹了“反電勢法”無刷直流電機(jī)控制常用的起動方法，深入討論了“三段式”起動技術(shù)。針對傳統(tǒng)“三段式”起動的缺點(diǎn)，論文提出了一種新的外同步到自同步的切換方式。 綜合上述，本系統(tǒng)以dsPIC30F3010單片機(jī)為控制器，設(shè)計(jì)了“反電勢法”無刷直流電機(jī)無位置傳感器控制系統(tǒng)的硬件電路，詳細(xì)介紹了電路各個(gè)組成部分的工作原理，同時(shí)介紹了控制系統(tǒng)中采用的硬件抗干擾措施。結(jié)合dsPIC30F3010的特點(diǎn)，充分利用其片內(nèi)的資源，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的軟件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)能夠控制電機(jī)順利起動，而且實(shí)現(xiàn)了電機(jī)正確的換相和穩(wěn)定的運(yùn)行。
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本文研究了高頻感應(yīng)加熱電源的鎖相控制技術(shù)。分別建立了定角與定時(shí)控制技術(shù)的MOSFET電壓型諧振逆變器仿真模型，分析比較了兩者的優(yōu)缺點(diǎn)，從而得出了定角控制技術(shù)為較優(yōu)的結(jié)論；通過理論分析與實(shí)驗(yàn)測量MOSFET損耗的方法對最優(yōu)鎖相角度的選取進(jìn)行了探索；最后設(shè)計(jì)了以DSP為核心的定角鎖相控制電路，并運(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行了仿真研究以及DSP代碼自動生成，驗(yàn)證了方案的可行性。這種控制方法可以使逆變器工作在小感性準(zhǔn)諧振狀態(tài)，降低了MOSFET損耗，具有線路簡單、響應(yīng)迅速、控制靈活等優(yōu)點(diǎn)，為工程運(yùn)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： 高頻感應(yīng) 加熱電源 鎖相
上傳時(shí)間： 2013-05-29
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果園收獲作業(yè)機(jī)械化、自動化是廣大果農(nóng)們關(guān)注的熱點(diǎn)問題，開展果樹采摘機(jī)器人研究，不僅對于適應(yīng)市場需求、降低勞動強(qiáng)度、提高經(jīng)濟(jì)效率有著一定的現(xiàn)實(shí)意義，而且對于跟蹤世界農(nóng)業(yè)新技術(shù)、促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步，加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程有著重大的歷史意義。 果樹采摘機(jī)器人是一個(gè)集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)，它是由機(jī)械手固定在履帶式移動平臺上構(gòu)成的一類特殊的移動機(jī)器人系統(tǒng)。本文在國家“863”高技術(shù)項(xiàng)目“果樹采摘機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究”支持下，以自行設(shè)計(jì)的機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)為研究對象，對果樹采摘機(jī)器人的控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析、研究和設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了視覺伺服控制器，并對采摘機(jī)器人避障技術(shù)進(jìn)行了探討。主要工作如下： 首先，分析了果樹采摘機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，介紹了機(jī)器人運(yùn)動學(xué)理論，根據(jù)自行設(shè)計(jì)的5自由度機(jī)械臂機(jī)械特性，采用幾何結(jié)構(gòu)算法，建立了果樹采摘機(jī)器人機(jī)械臂的正、逆運(yùn)動學(xué)方程。 其次，基于開放、先進(jìn)和可靠的考慮，采用開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)器人的控制系統(tǒng)。在開放式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要對果樹采摘機(jī)器人硬件組成部分主控計(jì)算機(jī)、運(yùn)動控制器、數(shù)據(jù)采集卡等進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)。在分析果樹采摘機(jī)器人工作環(huán)境和工作特性的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了果樹采摘機(jī)器人的外圍傳感器。 再次，根據(jù)果樹采摘機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，設(shè)計(jì)了PID控制器，應(yīng)用于機(jī)器人視覺伺服控制，實(shí)現(xiàn)果樹采摘機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制。在詳細(xì)論述關(guān)節(jié)式機(jī)器人避障方法的基礎(chǔ)上，對果樹采摘機(jī)器人避障方法進(jìn)行了初步的探討，提出了采用C—空間法實(shí)現(xiàn)采摘機(jī)器人實(shí)時(shí)避障。 最后，建立了傳感器實(shí)驗(yàn)平臺，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)傳感器的正確性。利用固高PAN&TILT兩維數(shù)控轉(zhuǎn)臺和實(shí)地拍攝的蘋果圖像，對所提出的控制方法通過轉(zhuǎn)臺控制實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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