本文系統(tǒng)地論述了應(yīng)用單片機(jī)開發(fā)步進(jìn)電動機(jī)二維運(yùn)動控制器的方法。該二維運(yùn)動控制器的樣品已經(jīng)研制出來，經(jīng)過實際運(yùn)行測試，達(dá)到了設(shè)計要求，既能實現(xiàn)兩軸獨(dú)立運(yùn)動控制，又能靈活方便地進(jìn)行聯(lián)動控制。由于控制軟件對步進(jìn)電動機(jī)采用了適當(dāng)?shù)淖詣诱{(diào)速方案，使得電機(jī)在運(yùn)動過程中沒有失步現(xiàn)象，運(yùn)行平穩(wěn)，定位精度高，重復(fù)定位性好。 本文所完成的主要工作有：(1)步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動電路的研究。(2)系統(tǒng)控制方案設(shè)計。(3)硬件系統(tǒng)設(shè)計。單片機(jī)的選擇、串行通信等電路設(shè)計。(4)軟件系統(tǒng)設(shè)計。該控制器重點在于步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電路硬件與控制軟件的設(shè)計，以及上下位機(jī)串口通信的實現(xiàn)。本設(shè)計的控制環(huán)節(jié)由AT89S52單片機(jī)和環(huán)形分配器PMM8713構(gòu)成，單片機(jī)采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)的串口通信與上位機(jī)進(jìn)行通信，利用PMM8713產(chǎn)生步進(jìn)電動機(jī)運(yùn)行和正反轉(zhuǎn)的控制信號。驅(qū)動環(huán)節(jié)采用UC3842實現(xiàn)恒流驅(qū)動，給出特定的脈沖驅(qū)動信號，驅(qū)動功率管進(jìn)行開通和關(guān)斷，使步進(jìn)電動機(jī)按照規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)行。軟件部分由上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件共同組成。上位機(jī)軟件用Visual Basic編制，界面友好，下位機(jī)軟件用單片機(jī)匯編語言編制。上位機(jī)輸入的指令經(jīng)編譯生成相應(yīng)的目標(biāo)代碼并通過計算機(jī)串口發(fā)送到下位機(jī)中。下位機(jī)的功能：一是接收來自上位機(jī)的數(shù)據(jù)和命令；二是根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的命令執(zhí)行相應(yīng)的動作；三是向上位機(jī)發(fā)送有關(guān)提示信息。 該控制系統(tǒng)在設(shè)計方面具有如下特點： 1.采用內(nèi)部時鐘方式產(chǎn)生步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動脈沖，而沒有采用高速脈沖發(fā)生器等外部方式，用軟件來實現(xiàn)，從而降低硬件成本。 2.硬件設(shè)計方面，盡可能地選擇了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的電路，從而提高了設(shè)計的成功率和結(jié)構(gòu)的靈活性。 3.盡可能選用了功能強(qiáng)、集成度高、通用性好、市場貨源充足的電路或芯片。 控制器硬件結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，控制可靠，功能強(qiáng)大，使用方便，因而具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： 醫(yī)療器械 二維 運(yùn)動控制
上傳時間： 2013-05-16
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超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor簡稱USM)是八十年代發(fā)展起來的新型微電機(jī)。本文針對超聲波電機(jī)及其控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,以我國研究技術(shù)相對比較成熟并有產(chǎn)業(yè)化前景的行波超聲波電機(jī)(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡稱TUSM)的伺服控制技術(shù)為研究對象,以直徑60mm的行波超聲波電機(jī)TUSM60為研究實例,在特性測試、動穩(wěn)態(tài)性能分析,辨識模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實現(xiàn)等方面展開研究。本論具體的研究內(nèi)容為： 在分析超聲波電機(jī)研究歷史和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)外超聲波電機(jī)特別是行波超聲波電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢,重點論述了行波超聲波電機(jī)及其驅(qū)動控制技術(shù)的研究進(jìn)展。 介紹行波超聲波電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),并從該電機(jī)的主要理論基礎(chǔ)--壓電原理、行波合成、接觸模型出發(fā),分析了行波超聲波電機(jī)定子質(zhì)點的運(yùn)動方程.并結(jié)合定轉(zhuǎn)子摩擦接觸特點,分析了行波超聲波電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理。 根據(jù)對行波超聲波電機(jī)測試和高精度控制的要求,研制出基于雙DSP和FPGA的超聲波電機(jī)高性能測試控制平臺。其中控制核心采用了雙DSP結(jié)構(gòu),可以在對行波超聲波電機(jī)進(jìn)行控制的同時,將必要的參數(shù)讀取出來進(jìn)行分析和研究。為行波超聲波電機(jī)瞬態(tài)特性分析以及控制策略、控制算法的深入研究打下了基礎(chǔ)。 對電機(jī)的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行的測試,可以分析驅(qū)動頻率、電壓以及相位差等調(diào)節(jié)量對電機(jī)輸出的影響。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對行波超聲波電機(jī)的調(diào)節(jié)方式、控制算法選擇方面進(jìn)行分析,并得到相應(yīng)結(jié)論。 通過對實驗數(shù)據(jù)的總結(jié)和歸納,利用系統(tǒng)辨識中的非參數(shù)方法,建立在特定頻率條件下的近似線性模型。在行波超聲波電機(jī)工作范圍內(nèi),辨識若干組不同頻率條件下的近似線性模型,將這些模型的參數(shù)進(jìn)行二維或三維擬合,可以得到一個關(guān)于行波超聲波電機(jī)傳遞函數(shù)的模型。辨識模型的建立為合理的選擇和優(yōu)化控制參數(shù),控制效果的驗證等提供了行之有效的手段。 在對行波超聲波電機(jī)的速度控制、位置控制展開的研究中.首先利用遺傳算法對常規(guī)PI恒轉(zhuǎn)速控制的控制參數(shù)整定及修正方法進(jìn)行了研究；利用神經(jīng)元的在線自學(xué)習(xí)能力,研究和設(shè)計單神經(jīng)元PID-PI轉(zhuǎn)速控制器,提高控制系統(tǒng)對電機(jī)非線性和時變性的適應(yīng)能力；為了消除在伺服控制中,單一調(diào)節(jié)量(驅(qū)動頻率)情況下,低轉(zhuǎn)速的跳躍問題,研究和討論了多調(diào)節(jié)量分段控制方法,并利用模糊控制對控制方法的有效性進(jìn)行了驗證；在位置控制中,利用轉(zhuǎn)速控制研究的結(jié)果,研究和設(shè)計了位置--速度雙環(huán)(串級)控制器,實現(xiàn)了電機(jī)高精度位置伺服控制。 通過對已有控制系統(tǒng)的改進(jìn)和簡化,設(shè)計和研制了具有實用化價值行波超聲波電機(jī)控制器：并將研究成果應(yīng)用于針對核磁成像設(shè)備而設(shè)計的行波超聲波電機(jī)隨動控制系統(tǒng)中,同時嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺。
上傳時間： 2013-07-13
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v無刷直流電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護(hù)方便、運(yùn)行效率高和調(diào)速性能好等優(yōu)點，隨著微處理器技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制理論，以及低成本、高磁能積永磁材料的發(fā)展，得到越來越廣泛的應(yīng)用。無刷直流電動機(jī)采用無位置傳感器控制，電動機(jī)結(jié)構(gòu)更加簡單，應(yīng)用范圍擴(kuò)大，相對于有位置傳感器控制優(yōu)勢明顯。本論文圍繞無刷直流電動機(jī)的無位置傳感器控制進(jìn)行較為系統(tǒng)和深入的研究。 首先，論文從基本電磁定律出發(fā)，在分析無刷直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，建立了無刷直流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，為分析無刷直流電動機(jī)無位置傳感器控制奠定基礎(chǔ)。 其次，根據(jù)無刷直流電動機(jī)反電勢過零檢測原理，對反電勢過零檢測法的各種實現(xiàn)方法進(jìn)行研究，比較各種實現(xiàn)方法的優(yōu)缺點，指出它們的適用范圍。在此基礎(chǔ)上，給出帶通濾波法及其簡化電路形式，提出使用帶通濾波器獲取反電勢三次諧波的方法。論文將直流電源負(fù)端電壓作為帶通濾波法和帶通濾波三次諧波法的參考電平。 論文對無刷直流電動機(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，在詳細(xì)分析“三段式”起動方法的實現(xiàn)過程的基礎(chǔ)上，給出了從外同步到自同步平穩(wěn)切換的條件。論文在研究無刷直流電動機(jī)無位置傳感器控制換相方法的基礎(chǔ)上，提出了一種新的換相方法，提高了電動機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。在帶通濾波三次諧波法中使用該換相方法，無需對三次諧波積分即可得到換相時刻。 濾波器是反電勢法中反電勢過零檢測電路的重要組成部分。論文在分析無刷直流電動機(jī)端電壓信號特點的基礎(chǔ)上，給出濾波電路的技術(shù)要求，根據(jù)濾波器基本設(shè)計原理，分別對一階RC無源帶通濾波器和二階RC有源低通濾波器進(jìn)行電路設(shè)計和參數(shù)計算，并通過實驗驗證理論分析和仿真結(jié)果。這些為通過檢測反電勢過零點獲得可靠的換相信號創(chuàng)造了條件。 論文還分析了無刷直流電動機(jī)無位置傳感器控制中產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置檢測誤差的原因，提出了相應(yīng)的校正方法。通過分析無刷直流電動機(jī)的換相過程，建立了換相狀態(tài)的等效電路和數(shù)學(xué)模型，研究了轉(zhuǎn)子位置誤差引起的電動機(jī)超前、滯后換相現(xiàn)象，及其由此產(chǎn)生的非導(dǎo)通相環(huán)流，在理論分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了仿真計算，并與實驗結(jié)果對照分析。 功率器件的功率損耗分析在逆變器設(shè)計和提高控制系統(tǒng)的可靠性方面具有重要作用。論文構(gòu)建了由IGBT組成的簡化逆變器模型，并進(jìn)行仿真研究。針對不同的開關(guān)頻率和柵極電阻，定量計算了IGBT開關(guān)過程中各階段的功率損耗，給出了變化規(guī)律，對逆變器的設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義。最后，論文研制了基于反電勢過零檢測法的無位置傳感器無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)由硬件和控制軟件兩部分組成。硬件部分包括主電源整流濾波電路、控制電源電路、反電勢過零檢測電路、驅(qū)動和逆變電路以及保護(hù)電路等，控制軟件包括電動機(jī)起動模塊(包括定位、加速、切換)、電動機(jī)運(yùn)行控制模塊(包括過零檢測及校正、換相)和各保護(hù)功能模塊。對系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，并對論文中所分析和提出的各種方法進(jìn)行了相關(guān)的實驗研究，給出了實驗結(jié)果。
標(biāo)簽： 無位置傳感器 控制 無刷直流電動機(jī)
上傳時間： 2013-06-06
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無刷直流電機(jī)是隨著電力電子技術(shù)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新型機(jī)電一體化電機(jī).隨著無刷直流電機(jī)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,其常用的帶位置傳感器控制方法顯露出了越來越多的局限性,而無位置傳感器控制方法,特別是"反電勢法"無位置傳感器控制方法則漸漸受到了人們的青睞.論文在詳細(xì)介紹了"反電勢法"無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制原理的基礎(chǔ)上,對"反電勢法"無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的核心部分——反電勢過零檢測電路的設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究,給出了設(shè)計中幾個關(guān)鍵之所在.另外,論文以變頻空調(diào)壓縮機(jī)用無刷直流電機(jī)為樣機(jī),設(shè)計了一套基于"反電勢法"的無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)以Motorola公司的MC68HC908MR32單片機(jī)為核心.文中介紹了系統(tǒng)的各個組成部分,給出了相應(yīng)的抗干擾措施."三段式"起動技術(shù)是"反電勢法"控制中常用的起動方法,也是"反電勢法"控制中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié).文中對"三段式"起動技術(shù)中轉(zhuǎn)子定位、外同步加速和外同步到自同步的切換進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論,指出了各部分的難點,給出了相應(yīng)的解決方法."反電勢法"控制中不可避免的會存在轉(zhuǎn)子位置誤差,論文對這種誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析,提出了減少轉(zhuǎn)子位置誤差的方法.論文還介紹了"反電勢法"無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制中幾種常用的數(shù)字濾波算法,給出了該控制系統(tǒng)中采用這些算法的程序源代碼.在控制系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上,論文介紹了"反電勢法"無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行過程,討論了調(diào)試中出現(xiàn)的問題并提出了解決方法.最后,文中給出了系統(tǒng)運(yùn)行中的電壓、反電勢過零點等信號的實測波形.調(diào)試結(jié)果表明,該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,具有良好的調(diào)速性能,達(dá)到了預(yù)期的效果.
上傳時間： 2013-06-09
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無刷直流電機(jī),是隨著電力電子技術(shù)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(jī)電一體化電機(jī).隨著無刷直流電機(jī)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)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(jī)技術(shù)和電子技術(shù)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(xì)介紹了"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制原理的基礎(chǔ)上,建立了基于"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"無位置傳感器無刷直流電機(jī)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(shè)計了一套基于"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"的無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng),并給出了各模塊的設(shè)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(shù)是無傳感器無刷直流電機(jī)控制中的常用起動方法,也是"擴(kuò)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(shù)中轉(zhuǎn)子定位、外同步加速和外同步到自同步的切換三部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論,指出了各部分的難點,給出了相應(yīng)的解決方法.基于"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"的控制系統(tǒng)中包含了大量的運(yùn)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(xì)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(shè)計的控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,論文介紹了"擴(kuò)展卡爾曼濾波法"無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試過程,分析了調(diào)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(diào)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(jié)果作了比較分析.
標(biāo)簽： 擴(kuò)展 卡爾曼濾波 無位置傳感器
上傳時間： 2013-07-30
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在傳統(tǒng)的直線驅(qū)動場合，都是由旋轉(zhuǎn)電機(jī)提供原動力，再由絲杠、絲桿、齒條等中間機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動。這樣的設(shè)置，不僅在中間傳動過程中消耗了大量的能量，而且摩擦產(chǎn)生的噪聲也非常明顯，同時也給系統(tǒng)的維護(hù)工作帶來了麻煩。 直線電機(jī)的出現(xiàn)可以使上述問題得到解決，由于具備直接將電能轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動的能力，直線電機(jī)已經(jīng)在機(jī)床驅(qū)動、集成電路組裝等場合逐漸取代了傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的位置。 自19世紀(jì)中期直線電機(jī)的概念被首次提出以來，經(jīng)過孕育、實驗、開發(fā)和實用這四個階段的發(fā)展，并借助于電力電子技術(shù)，以及日漸成熟的直線電機(jī)控制技術(shù)，直線電機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了制造業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等各個方面。 與旋轉(zhuǎn)電機(jī)類似，按工作原理的不同，直線電機(jī)也有著各種類型，應(yīng)用較多的是直線步進(jìn)電機(jī)、直線同步電機(jī)和直線感應(yīng)電機(jī)。其中直線步進(jìn)電機(jī)更多的是應(yīng)用在需要精確定位的場合，比如半導(dǎo)體工業(yè)；后兩者則被應(yīng)用在需要連續(xù)和大推力的場合，比如機(jī)床。而直線同步電機(jī)，尤其是永磁直線同步電機(jī)，憑借更大的單位面積推力、更高的效率等優(yōu)點受到了更多的青睞，與此同時，由于沒有了勵磁繞組，電機(jī)的整個結(jié)構(gòu)也得以簡化。另一方面，我國豐富的稀土資源也為這種電機(jī)的發(fā)展提供了廣泛空間。 作為一種較為新穎的電機(jī)，目前國內(nèi)仍缺乏系統(tǒng)化的永磁直線同步電機(jī)設(shè)計方案，尤其是電樞繞組部分。常用的方法仍是基于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，例如使用雙層疊繞組方案。通過對實際電機(jī)的軟件模擬，我們發(fā)現(xiàn)這樣的設(shè)計思路的表現(xiàn)并不能令人滿意，比如造成了動子線圈槽滿率過大，電機(jī)設(shè)計難以形成系列化等缺點，而電機(jī)本身輸出推力的波動也較大。 針對傳統(tǒng)方案的一系列缺點，本文提出了一種新的永磁直線同步電機(jī)設(shè)計方案。該方案基于“單元電機(jī)”的概念，使用單層同心式線圈。當(dāng)目標(biāo)推力要求變化時，只需改變“單元電機(jī)”的數(shù)目和排列組合的方式，就可以達(dá)到改變的目的。而每個單元中的繞組連接方式則不需要改變，由此避免了繁瑣而復(fù)雜的繞組設(shè)計，這就給電機(jī)的系列化設(shè)計帶來了便捷。同時，單層繞組的使用也更方便嵌線，也更有利于降低銅耗，提高效率。 在完成單元電機(jī)設(shè)計任務(wù)的基礎(chǔ)上，本文利用加拿大Infolytica公司出品的電磁場有限元分析軟件MagNet對電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行了模擬，并得到了電機(jī)的額定輸出推力曲線和反電動勢曲線，輸出推力曲線較之傳統(tǒng)方案也更平穩(wěn)。體現(xiàn)了該設(shè)計方案的優(yōu)越性。
上傳時間： 2013-06-29
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低壓電器電弧運(yùn)動過程三維成像理論及運(yùn)動機(jī)理研究在國內(nèi)外取得了一定的進(jìn)展，但作為一種新型電弧研究方法，特別是對電弧運(yùn)動可視化方面的研究尚處于起步階段，其技術(shù)涉及到電器學(xué)、數(shù)值計算、圖像處理、計算機(jī)科學(xué)等眾多學(xué)科領(lǐng)域，加之電弧復(fù)雜的非線性特性及其瞬時特性，導(dǎo)致測量研究的困難，在電弧機(jī)理、性能分析和模型設(shè)計等方面都還不夠成熟、完善。所以，在電弧模型理論研究、電器電磁機(jī)構(gòu)的三維有限元分析、電器的計算機(jī)輔助設(shè)計、電弧動態(tài)特性研究等方面，存在大量的工作要做。對這些問題的深入研究，可以更好地認(rèn)識電器觸頭在整個運(yùn)動過程中極其復(fù)雜的電、熱、磁、機(jī)械等一系列現(xiàn)象。 為了從不同角度觀察分析電弧在滅弧室中的動態(tài)運(yùn)動過程，本文在研究開關(guān)電器電弧圖像增強(qiáng)及運(yùn)動過程三維可視化的基礎(chǔ)上，分析電弧形成機(jī)理、電弧特性和運(yùn)動形態(tài)的基本理論，進(jìn)一步考慮其模型特性和電弧等離子體磁壓縮效應(yīng)，建立其運(yùn)動數(shù)學(xué)模型。電弧圖像需要的處理主要有：圖像數(shù)字化、圖像平滑、圖像分割、圖像邊緣檢測、圖像增強(qiáng)。本文提出一種基于小波變換的圖像增強(qiáng)和直方圖的圖像增強(qiáng)算法，在保留電弧弧柱強(qiáng)特征的同時，突出顯示電器動觸頭圖像特征使增強(qiáng)后的電弧圖像適合人類的視覺特征，為電弧動態(tài)過程分析和電弧可視化模型的構(gòu)建提供有效的分析基礎(chǔ)，并取得良好的電弧圖像增強(qiáng)效果。本文構(gòu)造了基于比色測溫原理的電弧輻射拾取、圖像采集、同步控制、數(shù)據(jù)處理等硬件裝置，對試驗采集裝置進(jìn)行了標(biāo)定；將醫(yī)學(xué)上成功應(yīng)用的計算機(jī)層析成像理論，應(yīng)用于對電弧進(jìn)行三維溫度場重建的研究，構(gòu)造可單面陣CCD采集三組六路投影輻射強(qiáng)度的實驗裝置，通過對觸頭邊緣檢測的手段精確定位于不同光路中電弧的位置，對輻射拾取光路進(jìn)行校準(zhǔn)，編制了系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)電弧三維溫度場的重建。研究數(shù)學(xué)模擬計算方法，提出了適合低壓電器電弧數(shù)學(xué)模型計算的方法。用計算機(jī)求解獲得以前依靠實驗才能獲得的開斷波形及運(yùn)動過程，將理論分析、試驗研究和計算機(jī)仿真有機(jī)結(jié)合起來，使產(chǎn)品設(shè)計更加科學(xué)和準(zhǔn)確，可以大大減少設(shè)計周期，減少試驗的盲目性和費(fèi)用，有利于提高電器產(chǎn)品的技術(shù)性能，對于新產(chǎn)品開發(fā)，優(yōu)化滅弧室設(shè)計及模擬實驗，具有十分重要的意義。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)正在各個行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，而FPGA技術(shù)的不斷成熟改變了通常采用并行計算機(jī)或數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)等作為嵌入式處理器的慣例。可編程邏輯器件(FPGA)憑借其較低的開發(fā)成本、較高的并行處理速度、較大的靈活性及其較短的開發(fā)周期等特點，在圖像處理系統(tǒng)中有獨(dú)特的優(yōu)勢。 本文提出了一種基于FPGA的圖像采集處理系統(tǒng)解決方案，并選用低成本高性能的Altera公司的CycloneIII系列FPGA EP3C40F324為核心，設(shè)計開發(fā)了圖像采集處理的軟硬件綜合系統(tǒng)。文章闡述了如何在FPGA中嵌入NiosII軟核處理器并完成圖像采集處理系統(tǒng)功能的設(shè)計方案。硬件電路上，系統(tǒng)設(shè)計了三塊電路板：FPGA核心處理板、圖像采集卡、圖像顯示卡，其中通過I2C總線對采集卡的工作模式進(jìn)行配置，在采集模塊控制下，將采集到的圖像數(shù)據(jù)存儲到SDRAM；根據(jù)VGA顯示原理及其時序關(guān)系，設(shè)計了VGA顯示輸出控制模塊，合成了VGA工作的控制信號，又根據(jù)VGA顯示器的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，合成VGA接口的水平和幀同步信號。邏輯硬件上，應(yīng)用SOPCBuilder工具生成了FPGA內(nèi)部的邏輯硬件功能模塊，定制了NiosII IP core、CMOS圖像采集模塊、VGA Controller及其I2C總線接口，系統(tǒng)各模塊間通過Avalon總線連接起來。軟件部分，在NiosII內(nèi)核處理器上實現(xiàn)了彩色圖像顏色空間轉(zhuǎn)換、二值化、形態(tài)學(xué)腐蝕處理及其目標(biāo)定位等算法。實驗結(jié)果證明了本文提出的方案及算法的正確性，可行性。
標(biāo)簽： FPGA 圖像采集 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-08-05
上傳用戶：woshiyaosi
隨著國內(nèi)交流伺服電機(jī)等硬件技術(shù)逐步成熟，高運(yùn)算能力的控制芯片與電機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合，具有高效、節(jié)能和可移植性好等特點，這樣使得交流伺服系統(tǒng)成為現(xiàn)代電機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。 本文主要是基于MCU研究和設(shè)計了交流永磁電機(jī)位置伺服控制系統(tǒng)。針對三相永磁同步電機(jī)的物理方程，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立轉(zhuǎn)矩方程，采用Id=0的矢量控制策略，建立一套完整的全數(shù)字交流位置伺服控制系統(tǒng)。 硬件方面，采用的是瑞薩公司專用電機(jī)控制Tiny系列芯片M30262F8作為控制芯片，并由三菱公司的第三代IPM模塊PS21564實現(xiàn)功率驅(qū)動，簡化了系統(tǒng)電路，縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。由交流電流傳感器檢測三相定子繞組電流；由增量式磁性編碼器檢測永磁轉(zhuǎn)子位置，并設(shè)計一種比較快速的轉(zhuǎn)子初始檢測方法。 軟件方面，采用結(jié)構(gòu)化語言C和單片機(jī)M16C匯編語言混編，實現(xiàn)了單片機(jī)初始化、三環(huán)控制、電流跟隨型PWM控制，提高編寫代碼的效率，同時保證系統(tǒng)的實時控制性能；由軟件方式實現(xiàn)經(jīng)典PID控制和簡單模糊控制相結(jié)合構(gòu)成“串聯(lián)校正”閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力。此外，本文對控制策略進(jìn)行了研究，闡述了模糊PID控制策略；還介紹了SPWM、SVPWM和跟隨型PWM調(diào)制。 實驗結(jié)果表明，本文所設(shè)計的伺服控制系統(tǒng)能實現(xiàn)電機(jī)的啟動，調(diào)速和定位等，并能達(dá)到系統(tǒng)的性能指標(biāo)。
標(biāo)簽： 位置伺服 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
上傳用戶：327000306
運(yùn)動控制卡是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分，是上位機(jī)與驅(qū)動執(zhí)行部件的之間的一座橋梁。數(shù)控加工中的定位控制的精度、速度調(diào)節(jié)的性能等重要指標(biāo)都與運(yùn)動控制卡密切相關(guān)。目前，國內(nèi)研制的運(yùn)動控制卡與國外專業(yè)性公司研制的先進(jìn)的開放式運(yùn)動控制卡相比還有較大差距。因此，對于運(yùn)動控制卡的研究與開發(fā)具有很大的現(xiàn)實意義。 本文對運(yùn)動控制卡的各種實現(xiàn)方案作了深入的比較，對于運(yùn)動控制卡的發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討。在分析數(shù)控系統(tǒng)對于運(yùn)動控制卡需求的基礎(chǔ)上，提出了一種基于DSP的PCI總線運(yùn)動控制卡的實現(xiàn)方案。該方案具有通用性好、軟件易于修改升級、調(diào)試方便等特點。 文中對這一方案的具體實現(xiàn)做了詳細(xì)的分析，給出了系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，軟硬件組成情況。詳盡闡述了運(yùn)動控制電路、總線接口電路、驅(qū)動器接口電路等硬件電路的設(shè)計過程，以及運(yùn)動控制卡的制作過程。論述了DSP上的程序結(jié)構(gòu)，并具體分析了插補(bǔ)算法、速度控制算法等在DSP上的實現(xiàn)方法。對PC機(jī)上的運(yùn)動控制卡的驅(qū)動程序的模型以及編寫方法做了介紹。 通過對制成樣板的調(diào)試表明，運(yùn)動控制卡具有良好的性能。
標(biāo)簽： DSP 運(yùn)動控制卡
上傳時間： 2013-07-29
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