針對一級非線性倒力擺的模糊監(jiān)督控制應用在系統(tǒng)含有不確定性
上傳時間： 2013-12-23
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無刷直流電機,是隨著電力電子技術的發(fā)展和新型永磁材料的出現(xiàn)而迅速成熟起來的一種機電一體化電機.隨著無刷直流電機在各個領域的廣泛應用,其常用的帶位置傳感器控制方法暴露出了越來越多的局限性.同時,隨著計算機技術和電子技術的不斷發(fā)展,基于高性能數(shù)字信號處理器的"狀態(tài)觀測器"法無位置傳感器控制則漸漸成為研究的熱點.論文在詳細介紹了"擴展卡爾曼濾波法"無位置傳感器無刷直流電機控制原理的基礎上,建立了基于"擴展卡爾曼濾波法"無位置傳感器無刷直流電機控制系統(tǒng)模型,對模型中誤差造成的原因作出了定性和定量的分析,給出了解決的辦法.另外,論文以Texas Instrument公司的TMS320LF2407A數(shù)字信號處理器為核心,設計了一套基于"擴展卡爾曼濾波法"的無位置傳感器無刷直流電機控制系統(tǒng),并給出了各模塊的設計電路.文中介紹了系統(tǒng)的各個組成部分,并給出了系統(tǒng)的抗干擾措施."三段式"起動技術是無傳感器無刷直流電機控制中的常用起動方法,也是"擴展卡爾曼濾波法"控制中的一個重要環(huán)節(jié).文中對"三段式"起動技術中轉子定位、外同步加速和外同步到自同步的切換三部分進行了詳細的分析和討論,指出了各部分的難點,給出了相應的解決方法.基于"擴展卡爾曼濾波法"的控制系統(tǒng)中包含了大量的運算和多路的AD采集,因此不可避免存在系統(tǒng)和測量誤差以及干擾噪聲,論文著重對系統(tǒng)誤差、量測誤差和干擾噪聲三個方面作了詳細的分析,并提出了解決的方法.對于噪聲信號的數(shù)字化處理,論文探討了常用的幾種數(shù)字濾波算法并給出了仿真波形.在前面所設計的控制系統(tǒng)的基礎上,論文介紹了"擴展卡爾曼濾波法"無位置傳感器無刷直流電機控制系統(tǒng)的運行調試過程,分析了調試中出現(xiàn)的問題并提出了解決的方法.最后,文中給出了系統(tǒng)調試中的電壓、反電勢以及相電流等信號的實測波形,并與仿真結果作了比較分析.
上傳時間： 2013-07-30
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與傳統(tǒng)的徑向磁通圓柱式電機相比，軸向磁通的盤式無鐵心永磁同步電機有著許多明顯的優(yōu)點：其結構較為簡單，加工及裝配費用低，電機運行可靠，不需勵磁電流，提高了電機的效率和功率密度。盤式電機永磁化是一種發(fā)展趨勢，而稀土材料是其首選的永磁材料。我國已研制出盤式永磁同步電機，但還處于試制階段，要實現(xiàn)產(chǎn)品化，還有許多研究課題亟待解決。 本文主要針對該電機的氣隙磁密進行分析，對影響氣隙磁密的各種因素展開了研究。具體內容如下： 1) 回顧了永磁電機的研究歷史、發(fā)展現(xiàn)狀和主要應用，對永磁材料的性能及選取、聚磁技術、電機磁場計算所需理論和有限元軟件進行了介紹。 2) 將電機內的電磁場、有限元軟件和盤式無鐵心永磁電機特殊結構相結合，設計出了近二十個有限元計算程序，組成一個針對盤式無鐵心永磁同步電機的計算軟件包，由這些計算程序出發(fā)，對盤式無鐵心永磁同步電機進行一系列仿真分析計算。 在繪制氣隙磁密三維分布圖時，由于有限元軟件在繪圖方面的限制，需要將氣隙磁密數(shù)據(jù)從有限元軟件中導出到文本文件，再由其它數(shù)學工具進行氣隙磁密的三維圖形繪制。在這一過程中由于導出數(shù)據(jù)格式與繪圖工具所需數(shù)據(jù)格式不能兼容，還需要對導出數(shù)據(jù)進行處理。由于有限元軟件導出的數(shù)據(jù)量很大，如果對這些數(shù)據(jù)進行人工整理將增加大量的工作量，所以作者在研究過程中，針對導出數(shù)據(jù)的特點編寫了一個Vb數(shù)據(jù)處理程序，使數(shù)據(jù)處理工作得到大大簡化。 3) 在上述建立的軟件包的基礎上，對基于Halbach陣列的盤式無鐵心永磁同步電機進行了一系列系統(tǒng)分析，其中包括三維開域磁場分析、永磁體厚度對電機氣隙磁密的影響及分析、永磁體寬度變化時氣隙磁場分析、采用不同角度Halbach陣列時的氣隙磁密分析、不同半徑處氣隙磁密分析，為在電機設計過程中永磁體的設計提供了依據(jù)。 4) 在對盤式無鐵心永磁同步電機磁場進行詳盡的分析的基礎之上，本文提出了對該電機的新設計方案，并就此方案進行了建模分析，結果表明，此新方案所得到的氣隙磁密比原結構的氣隙磁密更為理想。此外，還對新模型從定性的角度進行了渦流損耗分析，分析表明其結構有利于減小渦流損耗。
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字濾波器是現(xiàn)代數(shù)字信號處理系統(tǒng)的重要組成部分之一。ⅡR數(shù)字濾波器又是其中非常重要的一類慮波器，因其可以較低的階次獲得較高的頻率選擇特性而得到廣泛應用。 本文研究了ⅡR數(shù)字濾波器的常用設計方法，在分析各種ⅡR實現(xiàn)結構的基礎上，利用MATLAB針對并聯(lián)型結構的ⅡR數(shù)字濾波器做了多方面的仿真，從理論分析和仿真情況確定了所要設計的ⅡR數(shù)字濾波器的實現(xiàn)結構以及中間數(shù)據(jù)精度。然后基于FPGA的結構特點，研究了ⅡR數(shù)字濾波器的FPGA設計與實現(xiàn)，提出應用流水線技術和并行處理技術相結合的方式來提高ⅡR數(shù)字濾波器處理速度的方法，同時又從ⅡR數(shù)字濾波器的結構特性出發(fā)，提出利用ⅡR數(shù)字濾波器的分解技術來改善ⅡR濾波器的設計。在ⅡR實現(xiàn)方面，本文采用Verilog HDL語言編寫了相應的硬件實現(xiàn)程序，將內置SignalTap Ⅱ邏輯分析器的ⅡR設計下載到FPGA芯片，并利用Altera公司的SignalTap Ⅱ邏輯分析儀進行了定性測試，同時利用HP頻譜儀進行定性與定量的觀測，仿真與實驗測試結果表明設計方法正確有效。
上傳時間： 2013-04-24
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全數(shù)字調制解調技術具有多速率、多制式、智能性等特點，這極大的提高了通信系統(tǒng)的靈活性和通用性，符合未來通信技術發(fā)展的方向。 本文從如下幾個方面對全數(shù)字調制解調器進行了深入系統(tǒng)研究：1，在介紹全數(shù)字調制解調器的發(fā)展現(xiàn)狀和研究QPSK通信調制解調方式的基礎上，依據(jù)軟件定性仿真分析了QPSK正交調制解調系統(tǒng)，設計出了滿足系統(tǒng)要求的實現(xiàn)電路框圖并選定了芯片；2，在完成了基于FPGA芯片實現(xiàn)QPSK調制解調的算法方案設計基礎上，利用VHDL語言完成了芯片程序的設計，并對其進行了調試和功能仿真；3，利用設計出的調制解調器與選定的AD、DA、正交調制解調芯片，完成了QPSK通信系統(tǒng)的硬件電路的設計并完成了調制電路的研制；4，完成電路的信息速率大于300Kbps，產(chǎn)生的中頻信號中心頻率70MHz，帶寬500KHz，滿足系統(tǒng)設計要求，由于時間關系解調電路仍在調試中。 本文基于FPGA實現(xiàn)的QPSK數(shù)字調制解調器具有體積小、集成度高和軟件可升級等優(yōu)點，這為設計高集成和高靈活性的通信系統(tǒng)提供了技術基礎。
上傳時間： 2013-07-08
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本論文圍繞大容量汽輪發(fā)電機的進相運行展開了研究工作。全文共分七章。第一章首先闡述了發(fā)電機進相運行的重要性和迫切性，對國內外相關方面的研究概況作了較為系統(tǒng)全面的綜述，并對本論文的研究內容作了簡單介紹。第二章給出了低頻三維渦流電磁場的復邊值問題，并介紹了復矢量場的一些理論基礎。然后分別利用伴隨算子和伴隨場函數(shù)(廣義相互作用原理)、最小作用原理和拉格朗日乘子法(廣義變分原理)，建立了低頻三維渦流電磁場中非自伴算子問題的變分描述。上述三種方法所得的結果與Galerkin法的結果完全一致。第三章介紹了圓柱坐標系下基于拱形體單元的三維穩(wěn)態(tài)溫度場有限元計算模型，并將變分法的結果與Galerkin法的結果進行了對比。第四章建立了汽輪發(fā)電機端部三維行波渦流電磁場的數(shù)學模型，在渦流控制方程中引入了罰函數(shù)項以使庫倫規(guī)范自動滿足，并應用廣義相互作用原理導出了對應的泛函變分及其有限元計算格式。然后對多臺大容量汽輪發(fā)電機端部的渦流電磁場進行了實例計算，并分析了罰函數(shù)項對數(shù)值解穩(wěn)定性的影響以及影響端部電磁場的各種因素。第五章建立了大型汽輪發(fā)電機端部三維溫度場的有限元計算模型，并應用傳熱學理論研究了散熱系數(shù)、等效熱傳導系數(shù)等問題。然后求解了QFSS-300-2型汽輪發(fā)電機端部大壓圈上的三維溫度場分布，并與兩臺機組多種工況下的實測數(shù)據(jù)進行了對比。第六章介紹了二維穩(wěn)態(tài)溫度場的邊值問題及其等價變分，導出了其有限元計算格式。然后求解了QFQS-200-2型汽輪發(fā)電機端部壓圈上的溫度分布，并與實測數(shù)據(jù)進行了對比。第七章首先定性研究了汽輪發(fā)電機從遲相運行到進相運行過程中不同區(qū)域上磁場強度的變化規(guī)律。然后介紹了發(fā)電機變參數(shù)數(shù)學模型，結合實測數(shù)據(jù)以及最小二乘回歸分析計算了發(fā)電機穩(wěn)態(tài)運行時的相關電氣參數(shù)，并分析了發(fā)電機各物理量之間的相互關系。隨后分析了不同工況下發(fā)電機端部結構件上的渦流損耗及溫升的變化趨勢。最后，利用發(fā)電機變參數(shù)模型給出了發(fā)電機的飽和功角特性、靜穩(wěn)極限以及運行極限圖。
上傳時間： 2013-07-10
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發(fā)電機是電力系統(tǒng)的關鍵設備，如何有效監(jiān)測發(fā)電機的工作狀態(tài)一直是電力部門研究的重要課題之一。發(fā)電機可以正常工作，其中絕緣體部分起著不可或缺的作用，以前的發(fā)電機絕緣體監(jiān)測系統(tǒng)都存在著一些不足，比如精度低，適用范圍窄等。基于此原因，本文介紹了FJR裝置，它可以用來監(jiān)測發(fā)電機絕緣體是否出現(xiàn)過熱或老化的情況，為發(fā)電機的安全運行提供了保障。該裝置具有很高的靈敏度，可適合于空冷、水冷等不同發(fā)電機。整個檢測系統(tǒng)分為氣路和電路兩部分，氣路部分負責將發(fā)電機絕緣體的狀況轉化成電流信號，而電路部分負責對這些電流信號進行處理。文中將FJR系統(tǒng)的氣路部分等效為一個黑盒子，而重點介紹其電路部分。電路部分主要的功能是采集從氣路傳送過來的兩路電流信號，并進行計算和分析，決定是否報警，同時將采集到的數(shù)據(jù)和分析的結果定性地顯示給工作人員。 本文第一章介紹了課題的研究背景，并在此基礎上提出了課題的必要性和研究方向；第二章從整體入手，對監(jiān)測系統(tǒng)的功能進行了分析，明確了要實現(xiàn)的功能和目標，并提出了使用ARM做上位機，負責系統(tǒng)控制和界面顯示，DSP做下位機負責信號的采集和計算；后面幾章則分別介紹了系統(tǒng)的各個模塊；第三章主要介紹嵌入式系統(tǒng)及其軟件開發(fā)，包括系統(tǒng)的設計以及各個功能的實現(xiàn)，比如串口通信、CF卡存儲等等，從本章中可以了解到系統(tǒng)的界面顯示內容和鍵盤操作步驟；第四章介紹了負責信號采集和計算的DSP系統(tǒng)，并且詳細介紹了實現(xiàn)各項功能時所用到的外部設備，包括RTC時鐘，AD采樣芯片等；本章接下來闡述了DSP和ARM兩個模塊如何通過雙口RAM實現(xiàn)通信以及通信幀的格式；第五章介紹了系統(tǒng)中的一些硬件電路，包括模擬放大器等，使得讀者可以更全面地了解本系統(tǒng)，同時在本章作者還總結了一些電路板設計的心得和體會。論文最后一章對本文所做的工作進行了總結，指出了需要改進之處，也指明了以后進一步研究的任務和方向。
上傳時間： 2013-04-24
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電極壓力是電阻點焊的主要參數(shù)之一，電極壓力的恒定性、可調性對于保證焊點的質量是非常重要的，但是，目前生產(chǎn)中普遍使用的氣動焊槍，不具備調節(jié)電極壓力的功能。本文的目的就是研制一種新型的伺服驅動的懸掛式點焊槍，該焊槍能夠在焊接的過程中對電極壓力進行實時的調節(jié)，從而實現(xiàn)復雜的焊接循環(huán)，提高焊接質量。 焊槍采用伺服電機作為動力裝置，以滾珠絲杠為主要傳動機構，結構簡單緊湊，運動平穩(wěn)靈活。壓力控制系統(tǒng)采用32位的ARM微處理器作為核心，與采用傳統(tǒng)的單片機相比，系統(tǒng)的工作頻率大幅提高，硬件功能更加強大，更適合電極壓力的實時控制。此外，在系統(tǒng)中移植了uC/OS-Ⅱ實時操作系統(tǒng)，并在此基礎上構建了一個分層次的、多任務的、消息機制的軟件系統(tǒng)，充分發(fā)揮了ARM的性能，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實時性。 利用伺服焊槍進行了焊接試驗，在焊接過程中，伺服電機工作在力矩模式下，采用開環(huán)的控制方式，利用電壓信號控制電極的壓力和速度，通過驅動器的反饋信號檢測電極的壓力和位置，使用I/O口控制焊接電源。 實驗結果證明，本課題研制的伺服焊槍的機械裝置的精度和響應速度均能夠滿足焊接的需要，而且可以實現(xiàn)快速漸進，低速爬行，電極輕接觸，快速預壓等功能，有助于延長電極壽命和提高焊接效率。而且，使用伺服焊槍進行了低碳鋼焊接試驗，采用馬鞍形的加壓方式，與恒定壓力條件相比，焊接中飛濺大幅減少，焊點強度和塑性增加，焊接質量有明顯提高。
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，在鋼鐵材質質量檢測的研究領域，電磁無損檢測方法以其非破壞性和簡便快速的優(yōu)點取得了大量成果，然而對于鋼材及其制品的混料、硬度和裂紋質量檢測還存在許多難題.如用傳統(tǒng)檢測平臺檢測鋼鐵件硬度的檢測精度和速度都不夠理想。 基于上述情況，論文將先進的SOPC技術應用到鋼鐵件的電磁無損檢測中。SOPC技術將處理器、存儲器、IO接口、各種外圍設備等系統(tǒng)設計需要的部件集成到一個可編程邏輯器件上，構建成一個可編程的片上系統(tǒng)。 論文詳細論述了基于FPGA的電磁無損檢測試驗裝置的理論基礎，并在此基礎上給出了總體設計方案。全文著重敘述了系統(tǒng)的模擬部分，系統(tǒng)配置以及軟件部分的整個設計過程。利用QuartusⅡ自定義外設和Avalon總線多主并行處理的特點，采用Vefilog HDL，語言實現(xiàn)激勵信號發(fā)生器和高速數(shù)據(jù)采集器，使得信號激勵和信號采集在同一片芯片中實現(xiàn)，從而提高了信號及信號處理的精確度。由于電磁檢測對多種參數(shù)的敏感反應，必須抑制由此引入的多種因素的干擾，利用FIR數(shù)字濾波和相關方法從眾多的干擾信號中提取出有效信號的幅度和相位，同時利用NiosⅡC2H功能對濾波模塊進行硬件加速處理，大大提高了信號處理的速度。利用最小二乘法建立回歸方程模型進行無損檢測。最后運用此電磁無損檢測系統(tǒng)對軸承鋼的硬度進行了定性測試，取得了較好的檢測結果。 試驗結果表明，將SOPC技術應用到電磁無損檢測系統(tǒng)中，系統(tǒng)的檢測速度和檢測精度都有所提高，并使得整個系統(tǒng)在規(guī)模、可靠性、性能指標、開發(fā)成本、產(chǎn)品維護及硬件升級等多方面實現(xiàn)了優(yōu)化。
上傳時間： 2013-06-04
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數(shù)字濾波器是現(xiàn)代數(shù)字信號處理系統(tǒng)的重要組成部分之一。ⅡR數(shù)字濾波器又是其中非常重要的一類慮波器，因其可以較低的階次獲得較高的頻率選擇特性而得到廣泛應用。 本文研究了ⅡR數(shù)字濾波器的常用設計方法，在分析各種ⅡR實現(xiàn)結構的基礎上，利用MATLAB針對并聯(lián)型結構的ⅡR數(shù)字濾波器做了多方面的仿真，從理論分析和仿真情況確定了所要設計的ⅡR數(shù)字濾波器的實現(xiàn)結構以及中間數(shù)據(jù)精度。然后基于FPGA的結構特點，研究了ⅡR數(shù)字濾波器的FPGA設計與實現(xiàn)，提出應用流水線技術和并行處理技術相結合的方式來提高ⅡR數(shù)字濾波器處理速度的方法，同時又從ⅡR數(shù)字濾波器的結構特性出發(fā)，提出利用ⅡR數(shù)字濾波器的分解技術來改善ⅡR濾波器的設計。在ⅡR實現(xiàn)方面，本文采用Verilog HDL語言編寫了相應的硬件實現(xiàn)程序，將內置SignalTap Ⅱ邏輯分析器的ⅡR設計下載到FPGA芯片，并利用Altera公司的SignalTap Ⅱ邏輯分析儀進行了定性測試，同時利用HP頻譜儀進行定性與定量的觀測，仿真與實驗測試結果表明設計方法正確有效。
標簽： FPGA IIR 數(shù)字濾波器
上傳時間： 2013-04-24
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