基于TMS320F2812高精度跟蹤伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-08-03
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隨著采煤自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，對(duì)煤礦井下供電系統(tǒng)可靠性、安全性和連續(xù)性的要求越來越高的要求，因此對(duì)礦用隔爆型高壓開關(guān)智能綜合保護(hù)系統(tǒng)的研究具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。隨著微機(jī)保護(hù)的發(fā)展，一些新的保護(hù)原理和方案，受到越來越多的關(guān)注，并逐步得到實(shí)際應(yīng)用。然而這些新方法在改善保護(hù)性能的同時(shí)也對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的計(jì)算精度、速度和尋址空間等提出了更高的要求，因而也對(duì)構(gòu)成微機(jī)保護(hù)裝置的硬件平臺(tái)提出了更高的要求。針對(duì)以上問題本文提出了一種新的微機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了一種基于DSP 和單片機(jī)雙CPU 結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，并應(yīng)用于高壓開關(guān)裝置當(dāng)中DSP 作為主CPU 芯片主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和保護(hù)等功能，8051 作為從CPU 主要完成鍵盤處理、液晶顯示處理和通訊等人機(jī)對(duì)話功能。此雙核結(jié)構(gòu)具有并行工作，分工明確的優(yōu)點(diǎn)，既保證了繼電保護(hù)的速動(dòng)性，選擇性、靈敏性和可靠性，又實(shí)現(xiàn)了實(shí)施測(cè)量的高精度。 本文首先根據(jù)礦井高壓電網(wǎng)的實(shí)際情況，從理論上分析了礦井高壓電網(wǎng)常見故障的電氣特征，并參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定了相應(yīng)的保護(hù)原理和動(dòng)作指標(biāo)，尤其是針對(duì)礦井供電系統(tǒng)中普遍采用中性點(diǎn)不接地的情況，采用了“基于零序功率方向型”的選擇性漏電保護(hù)原理。然后分析了交流采樣、直流采樣方法的優(yōu)缺點(diǎn)，確定了高壓防爆開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)的采樣方式。 保護(hù)系統(tǒng)的硬件是實(shí)現(xiàn)保護(hù)原理的平臺(tái)，其穩(wěn)定性和可靠性直接影響到保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)。本微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)是基于DSP 和單片機(jī)的雙CPU 微機(jī)線路綜合保護(hù)測(cè)控裝置，DSP 的采用大大提高了保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)處理速度，雙CPU 結(jié)構(gòu)大大提高了裝置的可靠性。另外，該裝置不僅可以完成繼電保護(hù)功能，而且緊隨當(dāng)前電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的需要，還可以完成測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通訊的功能，亦即實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通訊一體化。
標(biāo)簽： 隔爆型 保護(hù)系統(tǒng) 高壓開關(guān)
上傳時(shí)間： 2013-05-17
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隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)供電質(zhì)量的要求也越來越高，電壓是標(biāo)志電能質(zhì)量的一個(gè)基本技術(shù)指標(biāo)，它與無功功率密切相關(guān)。本文闡述了電壓無功綜合控制對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重大意義；綜述了國內(nèi)外在這一領(lǐng)域中的研究所取得的成果、面臨的問題和發(fā)展的前景。針對(duì)目前我國應(yīng)用最為廣泛、性能價(jià)格比最佳的并聯(lián)電容與有載調(diào)壓變壓器綜合控制裝置的研制開發(fā)中所涉及的問題進(jìn)行了較全面的分析與研究，提出了一種符合當(dāng)前變電站綜合自動(dòng)化發(fā)展需要的可靠性高、組態(tài)靈活、功能齊全的變電站電壓無功綜合控制方案。該方案主控單元選用抗干擾能力強(qiáng)、指令豐富、擴(kuò)展靈活、通訊聯(lián)網(wǎng)能力強(qiáng)的西門子S7-226PLC作為控制核心；參數(shù)檢測(cè)單元選用可靠性高、具有通訊功能的智能型綜合電量變送器；控制主機(jī)通過與參數(shù)檢測(cè)單元通訊獲得所需參數(shù)，同時(shí)還可與上位機(jī)或其他具有串口的設(shè)備通訊。采用的電壓無功控制策略，從系統(tǒng)的實(shí)際需要出發(fā)，充分考慮了影響電壓無功控制效果的主要因素，控制決策以實(shí)時(shí)計(jì)算數(shù)據(jù)為參考，控制精度高，并有效避免了無效調(diào)節(jié)對(duì)設(shè)備及系統(tǒng)造成的危害；控制軟件根據(jù)已經(jīng)確定的控制算法做出控制決策并能夠完成系統(tǒng)運(yùn)行方式的自動(dòng)識(shí)別、電容器的循環(huán)投切，電容器及分接頭的保護(hù)及通訊等功能。文中還闡述了電容器接線形式選擇、串聯(lián)電抗及高壓真空開關(guān)的選擇依據(jù)以及變壓器調(diào)檔控制原理。 理論分析和仿真計(jì)算均證明了本文中所提出的控制策略的精確性和嚴(yán)密性；試驗(yàn)證明了該設(shè)計(jì)方案先進(jìn)、靈活、可靠、功能齊全，符合電力系統(tǒng)自動(dòng)化對(duì)控制裝置的要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-01
上傳用戶：hxy200501
近年來，隨著永磁材料的發(fā)展，永磁同步電機(jī)應(yīng)用日益廣泛。永磁同步電機(jī)根據(jù)反電動(dòng)勢(shì)和電流波形的不同，可分為梯形波永磁同步電機(jī)(無刷直流電機(jī))和正弦波永磁同步電機(jī)(永磁同步電機(jī))。正弦波永磁同步電機(jī)為實(shí)現(xiàn)其正弦波驅(qū)動(dòng)控制需要連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，通常采用機(jī)械位置傳感器(旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器等)，機(jī)械位置傳感器雖可以提供高精度的轉(zhuǎn)子位置信息，但其體積大，價(jià)格高，增加了轉(zhuǎn)子的慣量，且性能易受環(huán)境因素的影響，限制了永磁同步電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合。近年來受到廣泛的關(guān)注的無位置傳感器技術(shù)，是通過檢測(cè)反電動(dòng)勢(shì)(電壓)或電流等過零點(diǎn)獲取轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)，此技術(shù)雖取消了機(jī)械位置傳感器，但存在控制復(fù)雜，位置檢測(cè)精度不高，運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍受到限制等問題。為解決上述問題，本文研究采用低成本的低分辨率位置傳感器取代機(jī)械位置傳感器，通過位置估算法得到高分辨率的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的正弦波驅(qū)動(dòng)控制問題。 首先，本文分析了傳統(tǒng)的采用位置區(qū)間的平均速度和采用平均速度并引用平均加速度實(shí)現(xiàn)位置估算法的原理，針對(duì)其不足提出了一種改進(jìn)的方法，該法通過對(duì)位置區(qū)間初始速度的估算，可以顯著提高速度、位置的估算精度。本文建立上述三種位置估算法的Matlab仿真模型，并對(duì)其進(jìn)行了仿真研究，仿真結(jié)果表明：改進(jìn)位置估算方法即使在加減速等動(dòng)態(tài)性能過程中也能保持較小的位置誤差，性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。 其次，完成了以TI公司的數(shù)子信號(hào)處理器(DSP)TMS320LF2407A為主控芯片，以IR公司IR2110為驅(qū)動(dòng)芯片采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作。探討了正弦波永磁同步電機(jī)在采用無電流傳感器的電流開環(huán)控制時(shí)的控制策略問題。在此情況下電壓相位角φ對(duì)電機(jī)運(yùn)行性能有重要的影響，為得到最佳的φ=f(ω)曲線，需根據(jù)負(fù)載特性進(jìn)行優(yōu)化。 最后，完成了基于TMS320LF2407A采用低分辨率位置傳感器的正弦波永磁同步電機(jī)的軟件設(shè)計(jì)，文中詳細(xì)討論了位置估算程序和實(shí)現(xiàn)SVPWM程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試，并對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
上傳時(shí)間： 2013-07-23
上傳用戶：shwjl
為設(shè)計(jì)高性能、低損耗的電機(jī)，需要準(zhǔn)確地分析電機(jī)鐵耗。本文從鐵磁材料的磁化特點(diǎn)出發(fā)，以分離鐵耗模型為基礎(chǔ)，對(duì)交變磁化以及旋轉(zhuǎn)磁化條件下鐵磁材料和電機(jī)的鐵耗進(jìn)行分析和計(jì)算，分別從理論和實(shí)踐角度著重就電機(jī)鐵耗計(jì)算和測(cè)量中的一些相關(guān)問題作了深入研究。 按照分離鐵耗模型，鐵心損耗可以分成磁滯損耗、渦流損耗和異常損耗。本文首先從交流磁滯回線的產(chǎn)生機(jī)理出發(fā)，在Preisach靜態(tài)磁滯模型的基礎(chǔ)上，利用極限磁滯回線的對(duì)稱性，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立了Preisach人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)磁滯仿真模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鐵磁材料交流磁滯回線的理論計(jì)算，為磁滯損耗的理論分析和計(jì)算奠定了基礎(chǔ)；為對(duì)交流磁滯回線進(jìn)行實(shí)測(cè)，本文給出了一種采用愛潑斯坦方圈測(cè)量鐵磁材料交流磁滯回線與磁滯損耗的新方法，該方法克服了環(huán)形樣片測(cè)量法的不足，操作簡單，且測(cè)量精度高，具有較好的實(shí)用價(jià)值。利用該方法得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很好地驗(yàn)證了理論計(jì)算結(jié)果。 對(duì)渦流損耗以及異常損耗的計(jì)算模型，本文系統(tǒng)地給出了其推導(dǎo)過程，對(duì)模型中的參數(shù)進(jìn)一步加以明確，并對(duì)模型的特點(diǎn)進(jìn)行了分析。鐵磁材料異常損耗計(jì)算模型是基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理推導(dǎo)而來的，模型中參數(shù)的確定涉及到鐵磁材料的微觀特性，本文給出了通過實(shí)驗(yàn)確定其參數(shù)的具體方法；考慮到工程中異常損耗計(jì)算模型是其理論模型的簡化形式，文中對(duì)兩者的差別進(jìn)行了分析。 在分析電機(jī)鐵耗時(shí)，既要考慮鐵心材料本身的損耗特性，也要考慮電機(jī)供電方式以及鐵心中磁場(chǎng)變化等因素對(duì)鐵耗的影響。在對(duì)鐵磁材料損耗特性分析的基礎(chǔ)上，本文考慮到局部磁滯回環(huán)對(duì)電機(jī)鐵耗的影響，推導(dǎo)了計(jì)及局部磁滯作用的電機(jī)鐵耗模型，并從理論上對(duì)C.P.Steinmetz的磁滯損耗經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了驗(yàn)證，從而明確了公式中經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的物理意義；同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)研究，分析了磁化頻率對(duì)磁滯損耗系數(shù)的影響，提出了在磁化頻率較高時(shí)分段確定磁滯損耗系數(shù)的方法；考慮到現(xiàn)代電機(jī)控制策略以及供電方式的多樣性，本文對(duì)正弦波、方波以及三角波電壓供電時(shí)鐵心材料的交變鐵耗模型分別進(jìn)行了推導(dǎo)，給出了其解析表達(dá)式，并通過實(shí)測(cè)證明了模型的有效性；對(duì)SPWM這類應(yīng)用較為廣泛的非正弦供電方式，推導(dǎo)了電機(jī)交變損耗的一般計(jì)算模型，分析了SPWM變頻器供電時(shí)電機(jī)鐵耗與變頻器參數(shù)的關(guān)系，給出了其關(guān)系的數(shù)量表達(dá)式; 同時(shí)采用改進(jìn)的愛潑斯坦方圈試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)非正弦供電條件下的鐵磁材料損耗和電機(jī)鐵耗進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 考慮到電機(jī)鐵心制造過程中沖壓對(duì)鐵心材料特性的影響，本文提出了一套簡便的對(duì)鐵磁材料進(jìn)行沖壓影響研究的實(shí)驗(yàn)方法，利用該方法，有效地對(duì)材料的沖壓影響特性進(jìn)行了分析。在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，本文推導(dǎo)了考慮沖壓影響時(shí)的鐵磁材料損耗的修正系數(shù)，從而在傳統(tǒng)交變鐵耗分離模型的基礎(chǔ)上，建立了計(jì)及沖壓影響的電機(jī)鐵耗計(jì)算模型。對(duì)模型中引入的沖壓影響修正系數(shù)，給出了詳細(xì)的推導(dǎo)過程和明確的計(jì)算方法，從而使傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)修正方法得到改善。 在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，除交變磁化外，同時(shí)還存在大量的旋轉(zhuǎn)磁化。本文對(duì)旋轉(zhuǎn)磁化的物理機(jī)理進(jìn)行了初步探討，分析了旋轉(zhuǎn)磁化條件下的損耗特點(diǎn)，系統(tǒng)介紹了當(dāng)前鐵磁材料旋轉(zhuǎn)磁化性能以及旋轉(zhuǎn)磁化損耗實(shí)驗(yàn)測(cè)量和理論計(jì)算的方法和手段。 在以上鐵耗理論的基礎(chǔ)上，充分考慮鐵心的非線性及磁滯特性，本文建立了一般條件下的鐵心動(dòng)態(tài)電路模型，并將該模型應(yīng)用于異步電動(dòng)機(jī)鐵心等效電路中，推導(dǎo)了異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)鐵耗的分離等效電阻。以一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)為樣機(jī)，采用以上鐵耗的動(dòng)態(tài)分離等效電阻，有效地對(duì)電機(jī)鐵耗進(jìn)行了分離，從而為深入研究電機(jī)的動(dòng)態(tài)鐵耗特性提供了便利。 論文最后以一臺(tái)永磁無刷直流電機(jī)為例，對(duì)電機(jī)的運(yùn)行特性以及鐵心損耗進(jìn)行了分析計(jì)算。分析中應(yīng)用場(chǎng)路結(jié)合法，建立了永磁無刷電機(jī)換流等效電路模型，采用鏡像法建立了深槽無刷電機(jī)電樞反應(yīng)分析模型；在電機(jī)鐵耗分析中，推導(dǎo)了考慮旋轉(zhuǎn)磁化的電機(jī)鐵耗工程計(jì)算模型，對(duì)樣機(jī)鐵耗進(jìn)行了理論計(jì)算，并通過構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)旋轉(zhuǎn)磁化條件下的樣機(jī)空載鐵耗進(jìn)行了測(cè)量，最終理論值與實(shí)測(cè)值吻合良好，證明了上述方法的有效性。
標(biāo)簽： 旋轉(zhuǎn)電機(jī) 損耗 分
上傳時(shí)間： 2013-07-02
上傳用戶：不挑食的老鼠
準(zhǔn)確計(jì)算電機(jī)鐵耗一直是困擾電機(jī)設(shè)計(jì)者的一個(gè)難題。傳統(tǒng)方法是假設(shè)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)僅是交變磁化的，根據(jù)鐵磁材料在交變磁化條件下測(cè)量的數(shù)據(jù)，計(jì)算電機(jī)齒部和軛部由基波磁場(chǎng)造成的損耗，對(duì)于計(jì)算值與實(shí)測(cè)值之間的誤差通過經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來修正。這種方法對(duì)于已經(jīng)長期制造和使用的電機(jī)而言勉強(qiáng)適用，對(duì)于近年來發(fā)展很快的永磁電機(jī)、高速電機(jī)和其他新結(jié)構(gòu)電機(jī)，由于缺乏合適的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，導(dǎo)致此方法難以適用。眾多研究人員的成果已經(jīng)證明電機(jī)的鐵耗有相當(dāng)一部分是由旋轉(zhuǎn)磁化導(dǎo)致的，因此顧及旋轉(zhuǎn)磁化的電機(jī)鐵耗計(jì)算模型是本文的一個(gè)重要內(nèi)容。 本文從鐵磁材料的鐵耗入手，先研究鐵磁材料在交變磁化和旋轉(zhuǎn)磁化方式下的計(jì)算和測(cè)量方法，目的是得到鐵耗分立模型中磁滯損耗、渦流損耗和異常損耗的計(jì)算系數(shù)。本文提出并實(shí)現(xiàn)了數(shù)字式的25cm愛潑斯坦方圈測(cè)試系統(tǒng)，它可以測(cè)量在任何頻率和波形電源供電下硅鋼片的損耗，本文還在二維鐵耗測(cè)試系統(tǒng)中對(duì)硅鋼片在圓形旋轉(zhuǎn)磁化條件下的損耗進(jìn)行了測(cè)量。結(jié)果表明，在同樣頻率和磁密的條件下，旋轉(zhuǎn)磁化下的損耗要比交變磁化下的損耗大。本文提出了基于磁密軌跡的電機(jī)鐵耗計(jì)算模型，它只采用較容易獲得的交變磁化損耗系數(shù)，但又能顧及到旋轉(zhuǎn)磁化帶來的影響。通過實(shí)際電機(jī)的計(jì)算和測(cè)試，表明軌跡法的計(jì)算結(jié)果在未經(jīng)任何系數(shù)修正的情況下就具有很好的精度，適合推廣使用。 軟磁復(fù)合材料是一種新型的粉末金屬材料，它具有渦流損耗小和易制造成具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)電機(jī)等特點(diǎn)。為了探索這種材料在高頻領(lǐng)域中的應(yīng)用和驗(yàn)證本文提出的鐵耗計(jì)算模型，本文成功地設(shè)計(jì)和制造了一臺(tái)采用軟磁復(fù)合材料的爪極式永磁電機(jī)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本文通過三維有限元分析，對(duì)該電機(jī)的磁通、磁鏈、電感、轉(zhuǎn)矩和鐵耗等參數(shù)和性能的計(jì)算提出了計(jì)算方法。對(duì)該種電機(jī)的熱分析，本文提出了熱網(wǎng)絡(luò)法和磁熱耦合有限元法。由于鐵耗在高速電機(jī)總損耗中占有很大比例，因此在有限元方法中，本文通過映射剖分法，使磁場(chǎng)和熱場(chǎng)模型中的單元總數(shù)、大小和順序保持完全一致，軌跡法計(jì)算得到的各單元鐵耗直接耦合進(jìn)熱場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，得到了電機(jī)準(zhǔn)確的溫度分布。本文還進(jìn)行了高速電機(jī)轉(zhuǎn)子的模態(tài)分析，合理地調(diào)整轉(zhuǎn)子的直徑、長度和軸承位置，使轉(zhuǎn)子的自然共振頻率遠(yuǎn)離電機(jī)的工作頻率范圍。本文構(gòu)建了一測(cè)試平臺(tái)對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了發(fā)電機(jī)狀態(tài)測(cè)試，并通過假轉(zhuǎn)子法測(cè)量了電機(jī)鐵耗，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文所用方法的可行性，得到的結(jié)論對(duì)軟磁復(fù)合材料的應(yīng)用及爪極式電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析都具有很好的參考價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-06-27
上傳用戶：hjshhyy
隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，更高的調(diào)速精度、更大的調(diào)速范圍和更快的響應(yīng)速度成為永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的迫切要求，數(shù)字化控制系統(tǒng)正代表著這一發(fā)展方向。高性能數(shù)字信號(hào)處理器(控制器)的出現(xiàn)、電機(jī)控制理論以及電力電子器件的發(fā)展都為數(shù)字化控制的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。本文采用Microchip公司專用于電機(jī)控制的dsPIC30F3011型數(shù)字信號(hào)控制器(DSC)為核心，開發(fā)了用于電梯門機(jī)控制的數(shù)字化永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，并在硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上獲得了驗(yàn)證。 本文首先在永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的分析基礎(chǔ)上，深入的研究了永磁同步電機(jī)的矢量控制的原理和常用控制策略。接著，經(jīng)過比較各種矢量控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)，確定了i<,d>=0的控制策略和空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的電壓調(diào)制方法。文中對(duì)空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的原理及實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并在此基礎(chǔ)上提出利用查表實(shí)現(xiàn)SVPWM控制的算法。然后，論文詳細(xì)論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試。軟件開發(fā)均在Microchip的MPLAB IDE集成開發(fā)環(huán)境下完成，軟件采用C語言編寫，實(shí)現(xiàn)了帶位置傳感器的速度閉環(huán)和位置閉環(huán)矢量控制，并給出了系統(tǒng)主程序及定時(shí)中斷服務(wù)程序的流程圖。永磁同步電機(jī)矢量控制的主要控制策略如轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)、速度采樣計(jì)算及PI調(diào)節(jié)、SVPWM查表實(shí)現(xiàn)方法等都在定時(shí)中斷服務(wù)程序中完成。最后在硬件平臺(tái)上，對(duì)軟件進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，試驗(yàn)表明本矢量控制系統(tǒng)能夠有效滿足電梯門機(jī)的控制需求，從而證明了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。 在論文的最后，對(duì)全文的工作做了總結(jié)，并提出了系統(tǒng)需要進(jìn)一步完善的地方。
標(biāo)簽： dsPIC 永磁同步電機(jī) 矢量控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-27
上傳用戶：HGH77P99
本文系統(tǒng)地論述了應(yīng)用單片機(jī)開發(fā)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)二維運(yùn)動(dòng)控制器的方法。該二維運(yùn)動(dòng)控制器的樣品已經(jīng)研制出來，經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行測(cè)試，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，既能實(shí)現(xiàn)兩軸獨(dú)立運(yùn)動(dòng)控制，又能靈活方便地進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。由于控制軟件對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用了適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)調(diào)速方案，使得電機(jī)在運(yùn)動(dòng)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的研究。(2)系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)。(3)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。單片機(jī)的選擇、串行通信等電路設(shè)計(jì)。(4)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該控制器重點(diǎn)在于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路硬件與控制軟件的設(shè)計(jì)，以及上下位機(jī)串口通信的實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)運(yùn)行和正反轉(zhuǎn)的控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)采用UC3842實(shí)現(xiàn)恒流驅(qū)動(dòng)，給出特定的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)功率管進(jìn)行開通和關(guān)斷，使步進(jìn)電動(dòng)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(jì)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(dòng)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(jì)方面具有如下特點(diǎn)： 1.采用內(nèi)部時(shí)鐘方式產(chǎn)生步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)，從而降低硬件成本。 2.硬件設(shè)計(jì)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(jì)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(chǎng)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(dòng)控制
上傳時(shí)間： 2013-05-16
上傳用戶：維子哥哥
隨著焊接技術(shù)、控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于數(shù)字化焊機(jī)系統(tǒng)的研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)，本文開展了對(duì)數(shù)字化IGBT逆變焊機(jī)控制系統(tǒng)的研究工作，設(shè)計(jì)了數(shù)字化逆變焊機(jī)的主電路和控制系統(tǒng)的硬件部分。 本文首先介紹了“數(shù)字化焊機(jī)”的概念，分析了數(shù)字化焊機(jī)較傳統(tǒng)的焊機(jī)的優(yōu)勢(shì)，然后結(jié)合當(dāng)前數(shù)字化焊機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展形勢(shì)，針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的特點(diǎn)，闡明了進(jìn)行本課題研究的必要性和研究內(nèi)容。文章隨后列出了整個(gè)數(shù)字化逆變焊機(jī)的設(shè)計(jì)思路和方案，簡要介紹了數(shù)字信號(hào)處理器(DSP-Digital SignalProcessing)的特點(diǎn)，較為詳細(xì)地解釋了以DSP為核心的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。根據(jù)弧焊電源控制的要求，選擇了控制器的DSP型號(hào)。 逆變焊機(jī)的主電路采用輸出功率較大的IGBT全橋式逆變結(jié)構(gòu)(逆變頻率20KHz)，由輸入整流濾波電路、逆變電路、中頻變壓器、輸出整流電路和輸出直流電抗器組成。文中簡略介紹了主電路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及元件的選型和參數(shù)的計(jì)算，并對(duì)所設(shè)計(jì)的主電路進(jìn)行了Matlab計(jì)算機(jī)仿真研究。 在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用TI(美國德州儀器)公司的DSP(TMS320LF2407)芯片作為CPU，由于其速度快(40MHz)、精度高(16bits)等特點(diǎn)，為弧焊逆變器控制系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化提供了條件。在DSP最小系統(tǒng)、電壓電流采樣調(diào)理模塊、保護(hù)模塊、鍵盤與顯示模塊等主要模塊的作用下對(duì)整個(gè)焊接電源進(jìn)行了實(shí)時(shí)的閉環(huán)控制與焊接過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。控制電路采用脈寬調(diào)制方式(PWM)進(jìn)行輸出控制，即：控制IGBT的導(dǎo)通時(shí)間來實(shí)現(xiàn)焊機(jī)輸出功率與輸出特性的控制。設(shè)計(jì)了專門的“分頻電路”，DSP輸出的控制脈沖經(jīng)過“分頻電路”分成兩路后，再經(jīng)IGBT專用驅(qū)動(dòng)模塊M57959L，進(jìn)行功率放大后，觸發(fā)IGBT。DSP對(duì)輸出電流和電弧電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，采用離散的PI控制算法計(jì)算后，輸出相應(yīng)的控制量來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)IGBT驅(qū)動(dòng)脈沖的脈寬，進(jìn)而調(diào)制輸出電流，達(dá)到控制焊機(jī)輸出的目的。 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，得到了相應(yīng)的輸出電壓電流波形、PWM波形和IGBT門極驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)波形，該控制系統(tǒng)基本符合逆變焊機(jī)的工作要求。 最后，在對(duì)本文做簡要總結(jié)的基礎(chǔ)上，對(duì)于本逆變焊機(jī)的進(jìn)一步完善工作提出了建議，為數(shù)字化焊機(jī)控制系統(tǒng)今后更加深入的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間： 2013-08-01
上傳用戶：x4587
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(duì)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(shì),以我國研究技術(shù)相對(duì)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(duì)象,以直徑60mm的行波超聲波電機(jī)TUSM60為研究實(shí)例,在特性測(cè)試、動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能分析,辨識(shí)模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實(shí)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(shì),重點(diǎn)論述了行波超聲波電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)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(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程.并結(jié)合定轉(zhuǎn)子摩擦接觸特點(diǎn),分析了行波超聲波電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理。 根據(jù)對(duì)行波超聲波電機(jī)測(cè)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(cè)試控制平臺(tái)。其中控制核心采用了雙DSP結(jié)構(gòu),可以在對(duì)行波超聲波電機(jī)進(jìn)行控制的同時(shí),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(duì)電機(jī)的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行的測(cè)試,可以分析驅(qū)動(dòng)頻率、電壓以及相位差等調(diào)節(jié)量對(duì)電機(jī)輸出的影響。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)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(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的總結(jié)和歸納,利用系統(tǒng)辨識(shí)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(shí)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(gè)關(guān)于行波超聲波電機(jī)傳遞函數(shù)的模型。辨識(shí)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(yàn)證等提供了行之有效的手段。 在對(duì)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(duì)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(jì)單神經(jīng)元PID-PI轉(zhuǎn)速控制器,提高控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)非線性和時(shí)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(dòng)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(duì)控制方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)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(jì)了位置--速度雙環(huán)(串級(jí))控制器,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)高精度位置伺服控制。 通過對(duì)已有控制系統(tǒng)的改進(jìn)和簡化,設(shè)計(jì)和研制了具有實(shí)用化價(jià)值行波超聲波電機(jī)控制器：并將研究成果應(yīng)用于針對(duì)核磁成像設(shè)備而設(shè)計(jì)的行波超聲波電機(jī)隨動(dòng)控制系統(tǒng)中,同時(shí)嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺(tái)。
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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