在傳統(tǒng)的直線驅(qū)動(dòng)場合，都是由旋轉(zhuǎn)電機(jī)提供原動(dòng)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(dòng)。這樣的設(shè)置，不僅在中間傳動(dòng)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(shí)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(dòng)的能力，直線電機(jī)已經(jīng)在機(jī)床驅(qū)動(dòng)、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(shí)驗(yàn)、開發(fā)和實(shí)用這四個(gè)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(gè)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(diǎn)受到了更多的青睞，與此同時(shí)，由于沒有了勵(lì)磁繞組，電機(jī)的整個(gè)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(jì)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(shí)際電機(jī)的軟件模擬，我們發(fā)現(xiàn)這樣的設(shè)計(jì)思路的表現(xiàn)并不能令人滿意，比如造成了動(dòng)子線圈槽滿率過大，電機(jī)設(shè)計(jì)難以形成系列化等缺點(diǎn)，而電機(jī)本身輸出推力的波動(dòng)也較大。 針對傳統(tǒng)方案的一系列缺點(diǎn)，本文提出了一種新的永磁直線同步電機(jī)設(shè)計(jì)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(shí)，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(gè)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(jì)，這就給電機(jī)的系列化設(shè)計(jì)帶來了便捷。同時(shí)，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(jì)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(dòng)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(jì)方案的優(yōu)越性。
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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電機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和日常生活最主要的原動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)裝置。電機(jī)一旦發(fā)生故障，會(huì)造成不同程度的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。因此研究不同場合、不同運(yùn)行狀態(tài)下電機(jī)故障診斷理論和相關(guān)技術(shù)具有很高的實(shí)用價(jià)值。 電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，故障信號(hào)中往往含有大量的時(shí)變、短時(shí)突發(fā)性質(zhì)的成分。因此可以通過檢測、分析故障信號(hào)，獲得電機(jī)的故障信息。傳統(tǒng)的信號(hào)分析方法，如傅立葉變換，是一種純頻域分析，缺乏空間局部性，不能滿足故障信號(hào)分析的要求。而小波分析和小波包分析法具有良好的時(shí)頻局部性，能夠?qū)⑿盘?hào)在任意頻段進(jìn)行劃分，從而使在不同頻段的各種故障特征信號(hào)更加容易被識(shí)別和提取。基于小波包分析處理非平穩(wěn)信號(hào)的優(yōu)越性，本文選用小波包分析對電機(jī)故障信號(hào)進(jìn)行分析檢測。 本文在研究了異步電機(jī)常見故障類型和診斷方法的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了電機(jī)滾動(dòng)軸承異常、轉(zhuǎn)子斷條、氣隙偏心等故障原因，采用基于信號(hào)分析法中的振動(dòng)診斷法和定子電流檢測法，對電機(jī)滾動(dòng)軸承故障、轉(zhuǎn)子斷條故障進(jìn)行診斷。對于存在已知軸承故障的電機(jī)，在故障狀態(tài)下采集到振動(dòng)信號(hào)，利用峭度值計(jì)算和小波包分析相結(jié)合的方法，選用db3作為小波基，進(jìn)行小波包分析，對包含有故障特征頻率信息的信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，獲得軸承故障特征頻率，根據(jù)故障特征頻率的數(shù)值和能量，確定出軸承故障的類型。應(yīng)用小波包分析和FFT相結(jié)合的方法，選用Coif5為小波包基，檢測轉(zhuǎn)子斷條故障特征頻率。在此基礎(chǔ)上，采集故障電機(jī)的振動(dòng)信號(hào)和電流信號(hào)，并分別應(yīng)用上述方法進(jìn)行了仿真模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明這些方法是準(zhǔn)確可行的。 論文以DSP為核心，完成了電機(jī)故障診斷系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)，包括信號(hào)檢測電路、調(diào)理電路，A/D轉(zhuǎn)換電路等，并給出了主要的軟件流程圖。
標(biāo)簽： 異步電機(jī) 故障診斷 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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非接觸電能傳輸技術(shù)是一門新興的能量傳輸技術(shù)，它集合了電力電子能量傳輸技術(shù)、磁場耦合技術(shù)以及現(xiàn)代控制理論。由于這種電能傳輸方式?jīng)]有接觸摩擦，可減少對設(shè)備的損傷，不會(huì)產(chǎn)生易引燃引爆的火花，解決了給移動(dòng)設(shè)備特別是在惡劣環(huán)境下，工作設(shè)備的供電問題。在交通運(yùn)輸、航空航天、機(jī)器人、醫(yī)療器械、照明、便攜式電子產(chǎn)品、礦井和水下應(yīng)用等場合有著廣泛的應(yīng)用前景。本文對非接觸電能傳輸技術(shù)進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。主要研究內(nèi)容如下： ⑴介紹了非接觸電能傳輸技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，發(fā)展前景，基本原理與所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)。 ⑵通過建立漏感模型，對采用各種補(bǔ)償方式時(shí)，補(bǔ)償電容的選擇進(jìn)行了分析與研究，并對不同補(bǔ)償方式時(shí)，負(fù)載對系統(tǒng)傳輸效率的影響進(jìn)行了分析。 ⑶介紹了PWM調(diào)制硬開關(guān)技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)，比較分析了應(yīng)用于無接觸電能傳輸系統(tǒng)主變換器的幾種逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，詳細(xì)分析了移相全橋變換器的工作原理，在此基礎(chǔ)上，對變換器進(jìn)行改進(jìn)，提出了基于移相全橋控制的諧振變換器，并對變換器的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)分析。 ⑷對系統(tǒng)原副邊主電路的主要參數(shù)進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)，對松耦合變壓器的結(jié)構(gòu)選擇、主要參數(shù)進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)。 ⑸分別用通用DSP芯片TMS320F2812和專用控制芯片UC3875對系統(tǒng)的控制電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 ⑹對系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，在仿真成功的基礎(chǔ)上，采用UC3875控制方案制作了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
上傳時(shí)間： 2013-07-19
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射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，RFID)是一種允許非接觸式數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。其中工作在超高頻(Ultra High Frequency，UHF)頻段的無源RFID系統(tǒng)，由于在物流與供應(yīng)鏈管理等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，近年來得到了人們的廣泛關(guān)注。這種系統(tǒng)所使用的無源標(biāo)簽具有識(shí)別距離長、體積小、成本低廉等突出特點(diǎn)。目前在市場上出現(xiàn)了各種品牌型號(hào)的UHF RFID無源標(biāo)簽，由于不同品牌型號(hào)的標(biāo)簽在設(shè)計(jì)與制造工藝上的差異，這些標(biāo)簽在性能表現(xiàn)上各不相同，這就給終端用戶選擇合適自己應(yīng)用的標(biāo)簽帶來了困難。RFID基準(zhǔn)測試就是在實(shí)際部署RFID系統(tǒng)前對RFID標(biāo)簽的性能進(jìn)行科學(xué)評估的有效手段。然而為了在常規(guī)實(shí)驗(yàn)室條件下得到準(zhǔn)確公正的測試結(jié)果，需要對基準(zhǔn)測試的性能指標(biāo)及測試方法學(xué)開展進(jìn)一步的研究。本文正是研究符合EPC Class1 Gen2標(biāo)準(zhǔn)的RFID標(biāo)簽基準(zhǔn)測試。 本文首先分析了當(dāng)前廣泛應(yīng)用的超高頻無源RFID標(biāo)簽基準(zhǔn)測試性能指標(biāo)與測試方法上的局限性與不足之處。例如，在真實(shí)的應(yīng)用環(huán)境中，由于受到各種環(huán)境因素的影響，對同一品牌型號(hào)的標(biāo)簽，很難得到一致的識(shí)讀距離測試結(jié)果。另外，在某些測試場景中，使用識(shí)讀速率作為測試指標(biāo)，所得到的測試結(jié)果數(shù)值非常接近，以致分辨度不足以區(qū)分不同品牌型號(hào)標(biāo)簽的性能差異。在這些分析基礎(chǔ)上，本文把路徑損耗引入了RFID基準(zhǔn)測試，通過有限點(diǎn)的測量與數(shù)據(jù)擬合分別得到不同類型標(biāo)簽的路徑損耗方程，結(jié)合讀寫器天線的輻射方向圖，進(jìn)一步得到各種標(biāo)簽受限于讀寫器接收靈敏度的覆蓋區(qū)域。無源標(biāo)簽由于其被動(dòng)式能量獲取方式，其實(shí)際工作區(qū)域仍然受限于前向鏈路。本文通過實(shí)驗(yàn)測試出這些標(biāo)簽的最小激活功率后，得出了各種標(biāo)簽在一定讀寫器發(fā)射功率下的激活區(qū)域。完成這些步驟后，根據(jù)這兩種區(qū)域的交集可以確定標(biāo)簽的工作區(qū)域，從而進(jìn)行標(biāo)簽間的比較并達(dá)到基準(zhǔn)測試的目的，并能找出限制標(biāo)簽工作范圍的瓶頸。 本文最后從功率損耗的角度研究了標(biāo)簽之間的相互干擾，為用戶在密集部署RFID標(biāo)簽的場景中設(shè)置標(biāo)簽之間的最小間隔距離具有重要的參考意義。
標(biāo)簽： 超高頻 射頻識(shí)別 基準(zhǔn)測試
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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太陽能發(fā)電在世界能源危機(jī)的今天飛速發(fā)展，已成為新能源的主流之一。逆變器作為主要的能量變換裝置器件，其性能的好壞直接影響著整個(gè)光伏系統(tǒng)的效率。本文采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制策略，保證了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，穩(wěn)態(tài)誤差小。為此，論文主要對系統(tǒng)的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、控制方法以及基于FPGA的軟件實(shí)現(xiàn)方法等技術(shù)進(jìn)行了分析研究。 本文首先通過對幾種常見的數(shù)學(xué)模型分析方法的比較，選擇適合本文的數(shù)學(xué)建模方法。文中給出了逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，詳細(xì)論述了其工作原理，對該逆變器不同工作狀態(tài)下的等效電路進(jìn)行分析，并利用狀態(tài)空間平均法建立了逆變器數(shù)學(xué)模型，確定主要元件的參數(shù)。 隨后對當(dāng)前比較流行的幾種逆變電路的控制方法進(jìn)行了對比分析。本文采用的基于SPWM控制的電壓電流雙環(huán)控制的算法，具有開關(guān)頻率固定、物理意義清晰、實(shí)現(xiàn)方便的優(yōu)點(diǎn)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。通過分析幾種最大功率跟蹤算法各自的優(yōu)缺點(diǎn)，最后給出了改進(jìn)的最大功率跟蹤算法，保證系統(tǒng)輸出最大功率。 最后用FPGA實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì)。整機(jī)測試結(jié)果表明：該逆變器的性能指標(biāo)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型和控制策略的有效性和理論分析的正確性和可行性。
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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雙向DC/DC變換器（Bi-directionalDC/DCconverters）是能夠根據(jù)需要調(diào)節(jié)能量雙向傳輸?shù)闹绷?直流變換器。隨著科技的發(fā)展，雙向DC/DC變換器的應(yīng)用需求越來越多，正逐步應(yīng)用到無軌電車、地鐵、列車、電動(dòng)車等直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，直流不間斷電源系統(tǒng)，航天電源等場合。一方面，雙向DC/DC變換器為這些系統(tǒng)提供能量，另一方面，又使可回收能量反向給供電端充電，從而節(jié)約能量。 大多數(shù)雙向DC/DC變換器采用復(fù)雜的輔助網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)技術(shù)，本文所研究的Buck/Boost雙向的DC/DC變換器從拓?fù)渖辖鉀Q器件軟開關(guān)的問題；由于Buck/Boost雙向DC/DC變換器的電流紋波較大，這會(huì)帶來嚴(yán)重的電磁干擾，本文結(jié)合Buck/Boost雙向DC/DC變換器拓?fù)渑c磁耦合技術(shù)使電感電流紋波減?。挥捎谠谕活l率下不同負(fù)載時(shí)電流紋波不同，本文在控制時(shí)根據(jù)負(fù)載改變PWM頻率，從而使輕載時(shí)的電流紋波均較小。 本文所研究的雙向DC/DC變換器采用DSP處理器進(jìn)行控制，其原因在于：目前沒有專門用于控制該Buck/Boost雙向DC/DC變換器的控制芯片，而DSP具有多路的高分辨率PWM，通過對DSP寄存器的配置可以實(shí)現(xiàn)Buck/Boost雙向DC/DC變換器的控制PWM；DSP具有多路高速的A/D轉(zhuǎn)換接口，并可以通過配合PWM完成對反饋采樣，具備一定的濾波功能。 本文所研究的數(shù)字雙向DC/DC變換器實(shí)現(xiàn)了在Buck模式下功率MOSFET的零電壓開通及零電壓關(guān)斷，電感電流的交迭使其電感輸出端電流紋波明顯變小，輕載時(shí)PWM頻率的提升也使得電流紋波變小。
標(biāo)簽： F2808 2808 320F DCDC
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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隨著市場經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染，已經(jīng)成為制約人類社會(huì)健康發(fā)展的兩大重要因素。新能源的開發(fā)與利用愈來愈受到重視，太陽能以其清潔環(huán)保、蘊(yùn)藏豐富等優(yōu)點(diǎn)逐步得到了開發(fā)利用。光伏逆變電源作為太陽能利用中主要的能量變換裝置，是目前研究和發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。 本課題研究的是可并網(wǎng)三相光伏逆變電源，以追求體積小、效率高、精度大、方便實(shí)用為目的，采用了DC—HFAC—DC—LFAC三級功率傳輸架構(gòu)，設(shè)計(jì)中使用了SPWM技術(shù)、SVPWM技術(shù)、內(nèi)高頻環(huán)技術(shù)、DSP數(shù)字控制技術(shù)和數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)等前沿實(shí)用技術(shù)。 直流DC—DC變換器采用內(nèi)高頻環(huán)技術(shù)，既實(shí)現(xiàn)了電氣隔離又大大的減小了裝置體積。這一部分本文不做涉及，本文所涉及的內(nèi)容為本系統(tǒng)的DC—AC逆變電源部分，本論文的主要內(nèi)容如下： 首先，分析了幾種DC—AC逆變器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)與實(shí)際應(yīng)用需要，選擇三相四橋臂結(jié)構(gòu)作為本文主電路結(jié)構(gòu)，滿足了電網(wǎng)負(fù)載的不平衡性。在選擇了三相四橋臂結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，選取兩種最新的SVM控制方法：基于三態(tài)滯環(huán)的瞬時(shí)空間電流相量控制法與二維空間矢量控制法，對兩種方法作出詳細(xì)分析比較，根據(jù)實(shí)用性原則，選取二維空間矢量控制法作為本文的控制方法。 其次，選取了主控芯片TI公司的TMS320F2812，電路中的功能盡量數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，既控制了電路體積，又大大提高了系統(tǒng)的安全性與可靠性。設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)的控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、緩沖電路、保護(hù)電路、濾波器電路等系統(tǒng)電路，本系統(tǒng)所有硬件電路均設(shè)計(jì)完畢。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，大部分電路都用ORCAD—Pspice仿真軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，小部分電路搭建實(shí)際電路，設(shè)計(jì)電路都能達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。 隨后，簡單介紹了DSP編程環(huán)境CCS。詳細(xì)分析了SVPWM的工作原理，并給出二維空間矢量法在DSP中的實(shí)現(xiàn)方法。介紹幾種MPPT方法，并選取本課題所選用的方法。 最后，給出系統(tǒng)仿真，分析了重點(diǎn)模塊，得到了仿真結(jié)果。 關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)電源、空間矢量脈寬調(diào)制、內(nèi)高頻環(huán)、三相四橋臂
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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串聯(lián)電池組廣泛應(yīng)用于手?jǐn)y式工具、筆記本電腦、通訊電臺(tái)、便攜式電子設(shè)備、航天衛(wèi)星、電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車及儲(chǔ)能裝置中。本文就電動(dòng)汽車的串聯(lián)電池組加以研究。 隨著社會(huì)的發(fā)展以及能源、環(huán)保等問題的日益突出，電動(dòng)汽車以其零排放，噪聲低等優(yōu)點(diǎn)越來越受到世界各國的重視，被稱作綠色環(huán)保車。作為發(fā)展電動(dòng)車的關(guān)鍵技術(shù)之一的電池管理系統(tǒng)(BMS)，是電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，它的能量源-動(dòng)力電池組，成了電動(dòng)汽車發(fā)展的瓶頸。電池技術(shù)和電池能量管理系統(tǒng)(BMS)的研究成為解決這一問題的關(guān)鍵，越來越受到人們的關(guān)注。 電動(dòng)汽車電池組相關(guān)技術(shù)中的電池管理系統(tǒng)是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文描述了電動(dòng)公交用鋰電池配套的電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 該電池管理系統(tǒng)在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上采用集散式的檢測方法，即每箱電池都配備檢模塊，將各模塊所檢測的相關(guān)電池?cái)?shù)據(jù)通過內(nèi)部總線傳送給主控模塊，再由主模塊對整體數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和存儲(chǔ)，并由CAN總線發(fā)送給電動(dòng)公交各車載裝置。 本論文首先比較了現(xiàn)有的幾種電動(dòng)汽車常用的電壓測量方法，然后提出了電池管理系統(tǒng)中的串聯(lián)電池組電壓測量方法的整體設(shè)計(jì)方案。即采集各個(gè)電池單體的基本信息到BMS控制芯片(單片機(jī)MC9S12D64)中進(jìn)行處理計(jì)算，從而得出電池工作狀態(tài)等信息。 介紹了CAN總線與電動(dòng)汽車中心控制器進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)整車的控制。在硬件設(shè)計(jì)中詳細(xì)介紹了小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，電壓采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，CAN通信接口電路的設(shè)計(jì)，以及抗干擾等方面的電路設(shè)計(jì)。并介紹了一些重要器件的選擇與參數(shù)確定。軟件實(shí)現(xiàn)方面，著重講述了檢測板電壓檢測的的功能模塊，最后對電池管理系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展給出了一些展望。 目前，本課題的研究在理論和實(shí)踐中都取得了很大的進(jìn)展，在經(jīng)過大量的軟硬件調(diào)試與改進(jìn)的基礎(chǔ)上，該方法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了良好、可靠的運(yùn)行，取得了很好的效果，為下一階段的準(zhǔn)備打下了很好的基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： 串聯(lián)電池組 電壓測量 法的研究
上傳時(shí)間： 2013-06-01
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心音信號(hào)是人體最重要的生理信號(hào)之一，包含心臟各個(gè)部分如心房、心室、大血管、心血管及各個(gè)瓣膜功能狀態(tài)的大量生理病理信息。心音信號(hào)分析與識(shí)別是了解心臟和血管狀態(tài)的一種不可缺少的手段。本文針對目前該研究領(lǐng)域中存在的分析方法問題和分類識(shí)別技術(shù)難點(diǎn)展開了深入的研究，內(nèi)容涉及心音構(gòu)成的分析、心音信號(hào)特征向量的提取、正常心音信號(hào)（NM）和房顫（AF）、主動(dòng)脈回流（AR）、主動(dòng)脈狹窄（AS）、二尖瓣回流（MR）4種心臟雜音信號(hào)的分類識(shí)別。本文的工作內(nèi)容包括以下5個(gè)方面： a）心音信號(hào)采集與預(yù)處理。本文采用自行研制的帶有錄音機(jī)功能的聽診器實(shí)現(xiàn)對心音信號(hào)的采集。通過對心音信號(hào)噪聲分析，選用小波降噪作為心音信號(hào)的濾波方法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析，選擇Donoho閾值函數(shù)結(jié)合多級閾值的方法作為心音信號(hào)預(yù)處理方案。 b）心音信號(hào)時(shí)頻分析方法。文中采用5種時(shí)頻分析方法分別對心音信號(hào)進(jìn)行了時(shí)頻譜特性分析，結(jié)果表明：不同的時(shí)頻分析方法與待分析心音信號(hào)的特性有密切關(guān)系，即需要在小的交叉項(xiàng)干擾與高的時(shí)頻分辨率之間作綜合的考慮。鑒于此，本文提出了一種自適應(yīng)錐形核時(shí)頻（ATF）分析方法，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該分布能較好地反映心音信號(hào)的時(shí)頻結(jié)構(gòu)，其性能優(yōu)于一般錐形核分布（CKD）以及Choi-Williams分布（CWD）、譜圖（SPEC）等固定核時(shí)頻分析方法，從而選擇自應(yīng)錐形核時(shí)頻分析方法進(jìn)行心音信號(hào)分析。 c）心音信號(hào)特征向量提取。根據(jù)對3M Littmann（） Stethoscopes[31]數(shù)據(jù)庫中標(biāo)準(zhǔn)心音信號(hào)的時(shí)頻分析結(jié)果，提取8組特征數(shù)據(jù)，通過Fihser降維處理方法提取出了實(shí)現(xiàn)分類可視化，且最易于分類的心音信號(hào)的2維特征向量，作為心音信號(hào)分類的特征向量。 d）心音信號(hào)分類方法。根據(jù)心音信號(hào)特征向量組成的散點(diǎn)圖，研究了支持向量機(jī)核函數(shù)、多分類支持向量機(jī)的選取方法，同時(shí)，基于分類的目的 性和可信性，本文提出以分類精度最大為判斷準(zhǔn)則的核函數(shù)參數(shù)與松弛變量的優(yōu)化方法，建立了心音信號(hào)分類的支持向量機(jī)模型，選取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中NM、AF、AR、AS、MR每類心音信號(hào)的80組2維特征向量中每類60組數(shù)據(jù)作為支持向量機(jī)的學(xué)習(xí)樣本，對余下的每類20組數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，得到每類的分類精度（Ar）均為100％，同時(shí)對臨床上采集的與上述4種同類心臟雜音信號(hào)和正常心音信號(hào)中每類24個(gè)心動(dòng)周期進(jìn)行分類實(shí)測，分類精度分別為：NM、AF、MR的分類精度均為100％，而AR、AS均為95．83％，驗(yàn)證了該方法的分類有效性。 e）心音信號(hào)分析與識(shí)別的軟件系統(tǒng)。本文以MATLAB語言的可視化功能實(shí)現(xiàn)了心音信號(hào)分析與識(shí)別的軟件運(yùn)行平臺(tái)構(gòu)建，可完成對心音信號(hào)的讀取、預(yù)處理，繪制時(shí)-頻、能量特性的三維圖及兩維等高線圖；同時(shí)，利用MATLAB與EXCEL的動(dòng)態(tài)鏈接，實(shí)現(xiàn)對心音信號(hào)分析數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及統(tǒng)計(jì)功能；最后，通過對心音信號(hào)2維特征向量的分析，實(shí)現(xiàn)心音信號(hào)的自動(dòng)識(shí)別功能。 本文的研究特色主要體現(xiàn)在心音信號(hào)特征向量提取的方法以及多分類支持向量機(jī)模型的建立兩方面。 綜上所述，本文從理論與實(shí)踐兩方面對心音信號(hào)進(jìn)行了深入的研究，主要是采用自適應(yīng)錐形核時(shí)頻分析方法提取心音信號(hào)特征向量，根據(jù)心音信號(hào)特征向量組成的散點(diǎn)圖，建立心音信號(hào)分類的支持向量機(jī)模型，并對正常心音信號(hào)和4種心臟雜音信號(hào)進(jìn)行了分類研究，取得了較為滿意的分類結(jié)果，但由于用于分類的心臟雜音信號(hào)種類及數(shù)據(jù)量尚不足，因此，今后的工作重點(diǎn)是采集更多種類的心臟雜音信號(hào)，進(jìn)一步提高心音信號(hào)分類精度，使本文研究成果能最終應(yīng)用于臨床心臟量化聽診。 關(guān)鍵詞：心音信號(hào)，小波降噪，非平穩(wěn)信號(hào)，心臟雜音，信號(hào)處理，時(shí)頻分析，自適應(yīng)，支持向量機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著功率開關(guān)器件的進(jìn)步，大量的電力電子變流裝置在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，但是這些變流裝置大部分都需要整流環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的不控整流或相控整流存在網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低、電流畸變嚴(yán)重等缺點(diǎn)。PWM整流器可實(shí)現(xiàn)正弦的網(wǎng)側(cè)電流、單位或可調(diào)的功率因數(shù)、能量的雙向流動(dòng)，是一種真正意義上的“綠色環(huán)?！彪娏﹄娮友b置。PWM整流器可分為電壓型PWM整流器(Voltage—SourceRectifier，VSR)和電流型PWM整流器(Current—SourceRectifier，CSR)。CSR具有直接控制輸出電流、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、限流能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在一些中、大功率應(yīng)用場合，較之VSR，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上更具優(yōu)勢。 本文針對電網(wǎng)電壓平衡、不平衡情況、多模塊直接并聯(lián)幾個(gè)方面，對三相CSR及其控制策略展開了深入研究，論文的主要工作和取得的創(chuàng)新性成果如下： 1、在電網(wǎng)電壓平衡情況下，提出了三相CSR的直流電流非線性解耦控制策略和交流電流非線性解耦控制策略，實(shí)現(xiàn)了有功功率和無功功率的獨(dú)立、解耦控制，獲得了線性的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。直流電流非線性解耦控制策略是直流電流控制和網(wǎng)側(cè)無功電流控制并行的控制策略，具有較快的直流電流響應(yīng)速度；交流電流非線性解耦控制策略是直流電流(或電壓)控制和網(wǎng)側(cè)電流控制級聯(lián)的控制策略，具有結(jié)構(gòu)簡單，便于獨(dú)立設(shè)計(jì)直流和交流控制器的特點(diǎn)。 2、考慮了電網(wǎng)電壓不平衡和濾波器參數(shù)三相不對稱的情況，提出了基于瞬時(shí)有功功率調(diào)節(jié)的三相CSR的不平衡補(bǔ)償策略，消除了直流電流脈動(dòng)分量，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)可控的功率因數(shù)和正弦的交流電流；提出了基于滑?？刂频慕涣麟娏骺刂撇呗?，簡化了控制器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對網(wǎng)側(cè)電流的無差跟蹤。 3、建立了多模塊直接并聯(lián)CSR的環(huán)流模型；對任一并聯(lián)模塊，提出了總直流電流控制器外加2個(gè)均流控制器的直流側(cè)控制器結(jié)構(gòu)，保證了流過各模塊上、下橋臂的電流均相等，并且各模塊僅共享總直流電流控制器輸出信號(hào)，最大可能地保證了各模塊控制的獨(dú)立性。 4、建立了三相CSR實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)研究。
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