移動機(jī)器人是機(jī)器人研究領(lǐng)域中重要的一個分支，智能移動機(jī)器人集人工智能、智能控制、信息處理、圖象處理、檢測與轉(zhuǎn)換等專業(yè)技術(shù)為一體，跨計算’機(jī)、自動控制、機(jī)械、電子等多學(xué)科，成為當(dāng)前智能機(jī)器人研究的重點之一。路徑規(guī)劃是移動機(jī)器人研究的一個基本而又極其重要的課題。靈活有效的路徑規(guī)劃算法能夠幫助機(jī)器人適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境，大大提高機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是使移動機(jī)器人具備自動識別環(huán)境的能力，能在未知環(huán)境下完成一定的工作。 本文的主要任務(wù)是以LEGO Technic組件為本體，重新設(shè)計一個控制器，并據(jù)此研究移動機(jī)器人的避障和路徑規(guī)劃策略。為滿足移動機(jī)器人避障的實時性、準(zhǔn)確性要求，需要有一個功能完善的硬件平臺，實現(xiàn)信息采集、處理以及避障的策略。本文設(shè)計了一套移動機(jī)器人控制器，該控制器以DSP TMS320F2407A為核心，輔之以相應(yīng)的外圍電路、傳感器、人機(jī)交互、串行通信和電源等模塊。車體動力學(xué)實驗及避障實驗結(jié)果驗證了本文所設(shè)計的控制器的性能。 在對移動機(jī)器人的避障策略的研究過程中，采用了基于虛擬力場法的位置閉環(huán)控制方法，這種方法簡化了傳統(tǒng)避障方法的數(shù)學(xué)運算過程，提高了機(jī)器人對障礙物的反應(yīng)速度。最后，設(shè)計了一套實驗系統(tǒng)，進(jìn)行相應(yīng)的避障方法實驗。結(jié)果表明，所設(shè)計的控制器能夠完成基本的實時避障功能。
標(biāo)簽： DSP 移動機(jī)器人 控制系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-06-30
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由于永磁無刷直流電機(jī)既具備交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點，又兼有普通有刷直流電機(jī)調(diào)速特性好、運行效率高的優(yōu)點，因此它在當(dāng)今國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文對基于DSP的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計和研究。 本論文首先回顧了無刷直流電機(jī)的產(chǎn)生、發(fā)展歷程，介紹了目前的熱點研究方向和最新研究成果。 第二章對無刷直流電機(jī)的組成環(huán)節(jié)、結(jié)構(gòu)、工作原理、運行特性進(jìn)行了分析，并且建立了無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，對其控制方法進(jìn)行了討論。同時，DSP控制器由于其高速的處理能力和豐富的片上資源，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于電機(jī)控制領(lǐng)域。 第三章介紹了TI的高性能DSP芯片 TMS320LF2407A的結(jié)構(gòu)和性能，提出了基于 TMS320LF2407A 的 BLDCM 的控制方案，并且對系統(tǒng)的相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行了討論和分析。 第四、五兩章分別完成了硬件和軟件的設(shè)計。此系統(tǒng)是基于PWM技術(shù)和PID算法的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。硬件電路包括了控制電路、主電路、檢測電路、保護(hù)電路幾個部分；軟件采用模塊化的編程思想，編制了各程序模塊的控制流程圖，并論述了其實現(xiàn)方面的若干問題。 第六章給出了系統(tǒng)的仿真實驗結(jié)果及分析。 第七章對全文內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，并對無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)提出了展望。
標(biāo)簽： DSP 無刷直流電機(jī) 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，逆變電源的應(yīng)用越來越廣泛。同時，各行各業(yè)對逆變電源的性能也提出了更高的要求。好的逆變電源輸出波形要求不但具有高的穩(wěn)態(tài)性能，還應(yīng)有快的動態(tài)響應(yīng)。單一的控制策略很難同時滿足這兩方面的要求。因此，各種控制策略取長補短、相互滲透，構(gòu)成復(fù)合控制器，是一種趨勢所在。 本文討論了當(dāng)今各種比較流行的數(shù)字控制策略的優(yōu)缺點，重點分析了無差拍控制和重復(fù)控制這兩種控制策略的控制原理，并對其控制算法做了適當(dāng)改進(jìn)。無差拍控制動態(tài)性能極佳，但其穩(wěn)態(tài)性能不理想，尤其是在帶非線性負(fù)載時輸出電壓波形的總諧波畸變較大；而重復(fù)控制恰恰相反，它有著很好的穩(wěn)態(tài)性能，但由于周期延遲環(huán)節(jié)的存在，控制指令不是立即輸出，而是滯后一個參考周期才輸出，使其動態(tài)性能較差。本文采用單相全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為逆變器主電路，建立了它的連續(xù)狀態(tài)空間模型和離散狀態(tài)空間模型，分析了它的開環(huán)輸出特性，并分別闡述了改進(jìn)的無差拍控制器和重復(fù)控制器參數(shù)的設(shè)計方法。 文章提出將改進(jìn)的無差拍控制和重復(fù)控制這兩種控制策略相結(jié)合，組成復(fù)合控制策略。利用MATLAB建立了控制系統(tǒng)的仿真模型，仿真實驗結(jié)果證明該復(fù)合控制策略能使逆變電源獲得理想的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能。最后介紹了以高性能數(shù)字信號處理器TMS320F2812為控制核心的逆變電源控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。
標(biāo)簽： DSP 逆變電源數(shù)字 控制技術(shù)
上傳時間： 2013-07-31
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作為一個自然不穩(wěn)定系統(tǒng)，倒立擺一直被用作實時控制系統(tǒng)實驗的控制設(shè)備。通過對它的研究不僅可以解決控制中的理論問題，還能將控制理論涉及的三個主要基礎(chǔ)學(xué)科：力學(xué)、數(shù)學(xué)和電學(xué)(包含計算機(jī))進(jìn)行有機(jī)的綜合應(yīng)用。此外，在近代機(jī)械控制系統(tǒng)中，如航空航天上直升飛機(jī)、火箭發(fā)射、衛(wèi)星發(fā)射及生活中的做體操、花樣滑冰、單輪騎車等等，都存在類似于倒立擺的穩(wěn)定控制問題。因此實現(xiàn)倒立擺系統(tǒng)穩(wěn)定控制的研究對實際工程和現(xiàn)實生活有非常重要的意義。 本論文的主要目標(biāo)是設(shè)計和建造一個基于數(shù)字信號處理器(DSP)的計算機(jī)控制系統(tǒng)來控制倒立擺的平衡。論文中用到的控制理論主要是線性控制理論和反饋控制理論。 本文首先對倒立擺的背景和研究現(xiàn)狀作了總體介紹，簡要的闡述了常見的控制算法。隨后詳細(xì)介紹了利用牛頓第二定律及相關(guān)的動力學(xué)原理建立一級和二級倒立擺的數(shù)學(xué)模型，并用MAILAB對倒立擺的運動特性進(jìn)行了仿真。然后研究倒立擺系統(tǒng)的各種控制策略，比較了各種控制方法的效果。 本論文還設(shè)計了基于DSP的計算機(jī)控制系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了DSP硬件電路設(shè)計和外圍電路設(shè)計，用C和匯編語言編寫了系統(tǒng)的控制程序。 最后，對本論文進(jìn)行了總結(jié)，對下一步要進(jìn)行的工作提出了自己的設(shè)想。 整個論文的完成以一定的理論為基礎(chǔ)，既有數(shù)學(xué)模型的分析與推導(dǎo)，方法理論的探討，又有實際控制系統(tǒng)設(shè)計過程，而且研究對象相當(dāng)?shù)湫汀１疚乃瓿傻墓ぷ鳎瓤梢宰鳛楝F(xiàn)代控制理論的教學(xué)實驗，對于具有類似模型的其他裝置如兩足機(jī)器人的研究也有一定的借鑒作用。
標(biāo)簽： DSP 倒立擺 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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直流電動機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性,調(diào)速平滑、簡單,且范圍大.同時其過載能力大,能承受頻繁的沖擊負(fù)載,廣泛應(yīng)用于切削機(jī)床、造紙機(jī)等高性能可控電力拖動領(lǐng)域. 以往直流調(diào)速系統(tǒng)控制器采用分立元件,其故障率高,穩(wěn)定性差,技術(shù)落后,很難滿足生產(chǎn)的需要.隨著計算機(jī)技術(shù)及通信技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)克服了這一不足,成為直調(diào)系統(tǒng)的主流. 本文設(shè)計的系統(tǒng)以DSP為主控芯片,監(jiān)控系統(tǒng)控制芯片使用P89C669單片機(jī),通過上下位機(jī)的數(shù)據(jù)通訊,實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計和調(diào)節(jié)的數(shù)字化.下面是具體工作闡述: 1.設(shè)計了電封閉直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件和軟件,完成兩臺同軸電機(jī)的電封閉實驗. 2.主電路使用三菱公司的IPM-PS21867作為功率輸出模塊,同時設(shè)計了驅(qū)動保護(hù)電路、控制電路以及通信保護(hù)電路. 3.采用PWM控制方式,編寫了系統(tǒng)的軟件.主要包括主程序、通訊顯示程序以及中斷服務(wù)子程序. 4.完成了樣機(jī)的整體布局和調(diào)試,實現(xiàn)了系統(tǒng)的雙閉環(huán)控制. 5.針對由于負(fù)載、轉(zhuǎn)動慣量等的變化影響系統(tǒng)的調(diào)速性能,本文基于模型參考自適應(yīng)控制原理,給出了雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)自適應(yīng)的Narendra方案的具體實現(xiàn),通過仿真驗證方案的可行性.
標(biāo)簽： DSP 控制 直流調(diào)速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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高壓變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)能效果顯著，多電平逆變器是其常用的一種電路拓?fù)湫问健Ｈ娖侥孀兤髂芙档凸β势骷蛪阂蟆⒔档椭C波含量，普遍地采用電壓空間矢量脈寬調(diào)制的控制策略。將DSP數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用于三電平逆變器不僅簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)性能，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文首先簡要介紹了三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略，并闡述了二極管箝位式三電平逆變器電路結(jié)構(gòu)和電壓空間矢量脈寬調(diào)制控制策略的實現(xiàn)方法。在此基礎(chǔ)上，通過對逆變器的工作過程分析，建立了逆變器的數(shù)學(xué)模型。并提出了一種能控制逆變器直流側(cè)電容中點電位平衡并且能降低開關(guān)損耗的電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。 本文在綜述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種基于復(fù)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電壓空間矢量脈寬調(diào)制算法，充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的快速并行處理能力、學(xué)習(xí)能力，縮短了計算時間，降低了由控制延時引起的諧波成分。最后在MATIAB/Simulink環(huán)境下，結(jié)合ANN工具箱建立了仿真模型。仿真結(jié)果證明了基于復(fù)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的可行性。 本文進(jìn)行了三電平逆變器的主電路、開關(guān)器件驅(qū)動電路、電流電壓檢測電路和保護(hù)電路等的設(shè)計。根據(jù)三電平逆變器主電路功率開關(guān)多，驅(qū)動信號不能共地的特點，本文設(shè)計一種利用光耦隔離驅(qū)動功率開關(guān)器件的驅(qū)動保護(hù)電路，降低電磁干擾，并在過流等異常情況下實時保護(hù)功率開關(guān)器件。最后以TMS320LF2407DSP為數(shù)字控制平臺，實現(xiàn)了三電平逆變器的電壓空間矢量脈寬調(diào)制控制策略。
上傳時間： 2013-07-07
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風(fēng)能作為一種清潔可再生能源，發(fā)展迅速，已經(jīng)成為世界新能源最主要的發(fā)展方向之一。本文以863計劃項目"MW級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電控系統(tǒng)研制"為研究背景，介紹了1.2MW永磁同步電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，研究了變流系統(tǒng)中逆變器的控制方法。 本文首先對風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行了概述，介紹了我國和世界風(fēng)電發(fā)展?fàn)顩r以及技術(shù)發(fā)展趨勢。當(dāng)今風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，大功率直驅(qū)化和雙饋是兩個發(fā)展方向，本課題1.2MW風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)就是采用了永磁同步電機(jī)加交直交變流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式，中間省去了齒輪箱，減少了維護(hù)，具有較好的發(fā)展前景。 論文第二章首先對風(fēng)輪機(jī)葉片的空氣動力特性進(jìn)行了分析，介紹了不同風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制策略。就直驅(qū)技術(shù)與變速箱/感應(yīng)電機(jī)技術(shù)--目前風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域變速恒頻技術(shù)的兩大發(fā)展方向作了較為詳細(xì)的介紹分析。 在變流系統(tǒng)中，逆變并網(wǎng)是重要的環(huán)節(jié)，起到了將電能傳輸?shù)诫娋W(wǎng)的作用。文章中重點分析了三相并網(wǎng)逆變器的主電路結(jié)構(gòu)、原理和工作方法，并進(jìn)行了理論推導(dǎo)和公式說明。 本文對1.2MW永磁同步電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主電路參數(shù)的選擇作了理論推導(dǎo)和計算，包括主電路直流側(cè)電容，網(wǎng)側(cè)電感，三重化升壓電感，網(wǎng)側(cè)濾波電容等，還確定了斬波和逆變部分所采用的開關(guān)管和六相整流所采用的二極管，并在額定正常工作情況下，分別計算斬波和逆變部分開關(guān)管的損耗和開關(guān)管的結(jié)溫。 本課題采用瞬時電流法對并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制。在實驗中上確定了電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的PI參數(shù)，順利完成了閉環(huán)控制實驗。 文中采用DSP2407高速集成控制芯片是控制的核心，并根據(jù)控制流程圖對其控制進(jìn)行了軟硬件設(shè)計，實現(xiàn)了控制板上的信號采集、運算、故障檢測、電路驅(qū)動等功能。并進(jìn)行了小功率試驗，得到了較好的電壓電流波形，并對波形進(jìn)行了詳細(xì)分析，驗證了本文采用方法的正確性。
標(biāo)簽： DSP 風(fēng)力發(fā)電 并網(wǎng)逆變器
上傳時間： 2013-07-06
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本文主要的研究為對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電動機(jī)控制問題，對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電動機(jī)在艦船、水下航行器等對轉(zhuǎn)推進(jìn)系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用前景。它具有無刷直流電動機(jī)的一切優(yōu)點：功率密度大、調(diào)速性能好、運行效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護(hù)方便等等。其與普通的永磁無刷直流電動機(jī)的差別僅僅在于原來靜止的電樞部分和旋轉(zhuǎn)的永磁體部分都可以相對于靜止部分旋轉(zhuǎn)，即有兩個轉(zhuǎn)子，根據(jù)作用力與反作用力的原理，兩個轉(zhuǎn)子受到的電磁轉(zhuǎn)矩在任意時刻都是大小相等、方向相反的。因此兩個轉(zhuǎn)子必將沿著相反的方向旋轉(zhuǎn)。 論文主要工作和創(chuàng)新點如下： 1)介紹了對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機(jī)與普通永磁無刷直流電機(jī)的區(qū)別、優(yōu)點及應(yīng)用，詳細(xì)分析了其工作原理，并建立對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機(jī)本體的數(shù)學(xué)模型，接著利用MATLAB/Simulink建立對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機(jī)的仿真模型。 2)研究了無位置傳感器對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機(jī)的控制方法。采用基于DSP的三次諧波過零點檢測方法來檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置與轉(zhuǎn)速，采用數(shù)字鎖相環(huán)對三次諧波過零點進(jìn)行90°延遲： 3)控制系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，即速度環(huán)與電流環(huán)來組成調(diào)速控制系統(tǒng)，其中速度環(huán)采用了基于改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID自適應(yīng)控制，電流環(huán)采用滯環(huán)控制，并對整個系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 4)在仿真研究的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)行了以TMS320I~F2407A的DSP芯片為控制核心的無位置傳感器對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。
標(biāo)簽： DSP 無刷直流電動機(jī) 控制
上傳時間： 2013-04-24
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開關(guān)電源具有體積小、重量輕、效率高、發(fā)熱量低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于電子整機(jī)與設(shè)備中，在以往的AC-DC電路中，由二極管組成的不可控整流器與電力網(wǎng)相接，為在電網(wǎng)中會產(chǎn)生大量的電流諧波和無功功率而污染電網(wǎng)，使得功率因數(shù)較低。為了提高AC-DC電路輸入端的功率因數(shù)，采用了功率因數(shù)校正。 本文采用TMS320F2812實現(xiàn)開關(guān)電源的功率因數(shù)校正，分析了DSP實現(xiàn)功率因數(shù)校正的控制方法和具體實現(xiàn)，對于軟件中參數(shù)的標(biāo)么值實現(xiàn)進(jìn)行了理論推導(dǎo)，為了使輸出功率在輸入電壓變化的一定范圍內(nèi)保持不變，采用了前饋電壓，對于數(shù)字PI調(diào)節(jié)環(huán)采用了抑制積分飽和的方法，以防止系統(tǒng)失控。 論文中通過對AC-DC整流電路和加入Boost功率因數(shù)校正后的電路進(jìn)行了Matlab的仿真，通過輸入電壓和輸入電流波形的比較，可以很容易地看到功率因數(shù)的提高。 在具體的電路實現(xiàn)中，采用霍爾元件檢測輸入電感電流、輸入電壓和輸出電壓，經(jīng)過DSP的A/D采樣后，在DSP內(nèi)部經(jīng)過程序計算，輸出PWM波形驅(qū)動MOSFET的開通與關(guān)斷，使輸入電感電流波形與輸入電壓波形一致。 本文實現(xiàn)了系統(tǒng)仿真，給出了仿真波形，分析了硬件設(shè)計電路并完成了電路的局部仿真，軟件編程方面給出了主程序和各個子程序的軟件流程圖，提出了以后研究的方向。
上傳時間： 2013-06-17
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隨著永磁同步電機(jī)在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，對永磁同步電機(jī)的研究成為一種必然的發(fā)展趨勢，具有實際的意義和價值。本文采用TI公司專用于電機(jī)控制的TMS320F240型數(shù)字信號處理器作為核心，開發(fā)了全數(shù)字化的永磁同步電機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)的軟件，并在改進(jìn)的清華電機(jī)控制試驗平臺上進(jìn)行了帶機(jī)試驗，結(jié)果驗證了系統(tǒng)設(shè)計方案的可行性。 本文首先深入的研究了永磁同步電機(jī)的矢量控制理論，建立了永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上討論了永磁同步電機(jī)的矢量控制調(diào)速方案；然后，以清華電機(jī)控制試驗平臺為基礎(chǔ)介紹了控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，其中主要論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設(shè)計和調(diào)試。在硬件的基礎(chǔ)上，軟件采用匯編語言編程，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)矢量控制，并給出了系統(tǒng)主程序和PWM下溢中斷處理程序流程圖，永磁同步電機(jī)矢量控制的主要控制策略如轉(zhuǎn)子相位的初始化、電流采樣、速度位置采樣、矢量坐標(biāo)變換、sinθ、cosθ值生成、PI調(diào)節(jié)、空間電壓矢量(SVPWM)模塊等都是在PWM下溢中斷服務(wù)子程序中完成的。為達(dá)到數(shù)值的統(tǒng)一，對軟件中所采用的參數(shù)進(jìn)行了定標(biāo)。最后在基于硬件平臺的基礎(chǔ)上，對軟件進(jìn)行帶機(jī)調(diào)試，試驗表明電機(jī)能快速響應(yīng)并跟蹤給定轉(zhuǎn)速，從而證明整個系統(tǒng)設(shè)計的正確性。 另外，本文還在MATLAB／SIMULINK的基礎(chǔ)上，建立采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的永磁同步電機(jī)的仿真模型，仿真結(jié)果表明：該控制系統(tǒng)具有較好的位置響應(yīng)和抗干擾能力強。 在論文的最后，對全文的工作做了總結(jié)。
標(biāo)簽： DSP 永磁同步電動機(jī) 矢量控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-27
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