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)反電動勢和電流波形的不同，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)為實現(xiàn)其正弦波驅(qū)動控制需要連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號，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)，是通過檢測反電動勢(電壓)或電流等過零點獲取轉(zhuǎn)子的位置信號，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，以實現(xiàn)永磁同步電機(jī)的正弦波驅(qū)動控制問題。 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現(xiàn)位置估算法的原理，針對其不足提出了一種改進(jìn)的方法，該法通過對位置區(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)子信號處理器(DSP)TMS320LF2407A為主控芯片，以IR公司IR2110為驅(qū)動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)控制時的控制策略問題。在此情況下電壓相位角φ對電機(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，文中詳細(xì)討論了位置估算程序和實現(xiàn)SVPWM程序的設(shè)計和調(diào)試，并對其進(jìn)行了實驗驗證。
上傳時間： 2013-07-23
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臺灣成功大學(xué)的關(guān)于無人機(jī)自動駕駛控制的論文集(1) 這包共4篇，分別為： 無人飛機(jī)速度控制器設(shè)計與實現(xiàn) 無人飛行船自主性控制設(shè)計與實現(xiàn) 無人飛行載具導(dǎo)引飛控整合自動駕駛儀參數(shù)選取之研究 無人飛行載具導(dǎo)引飛控之軟體與硬體模擬
標(biāo)簽： lunwen
上傳時間： 2013-08-03
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現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中，永磁同步電機(jī)(PMSM)由于其良好的性能，正得到越來越廣泛地應(yīng)用。永磁同步電機(jī)的控制策略有很多，不同的控制策略各有千秋。有的滿足了高性能要求，但成本卻很高；有的滿足了硬件低成本要求，但軟件算法非常復(fù)雜、或者性能不理想，等等。因此，針對實際的應(yīng)用場合，開發(fā)出性能價格比優(yōu)越的控制器系統(tǒng)是非常有價值的。 本課題就是基于此思想，兼顧硬件成本和軟件可行性，運(yùn)用低成本策略、較優(yōu)的軟件算法設(shè)計出雙閉環(huán)控制器系統(tǒng)，在低成本傳感器條件下實現(xiàn)了永磁同步電機(jī)正弦波驅(qū)動控制。 本文根據(jù)永磁同步電機(jī)磁場定向下的空間矢量數(shù)學(xué)模型，對其控制所需的位置、速度和電流參數(shù)展開分析。提出了基于離散位置信號進(jìn)行位置預(yù)估的原理，并分析了復(fù)雜工況下位置信號的矯正問題。利用BLDC方式與SVPWM方式的轉(zhuǎn)換，解決了肩動過程中永磁同步電機(jī)脈動和失步問題。分析了基于英飛凌XC164CM單片機(jī)系統(tǒng)直流側(cè)電阻采樣計算相電流原理。設(shè)計了基于英飛凌XC164CM單片機(jī)的控制系統(tǒng)，外圍功率驅(qū)動電路以及過電流保護(hù)等電路。編制了基于離散位置信號的永磁同步電機(jī)電壓空間矢量(SVPWM)控制策略的C語言程序，完成了軟件和系統(tǒng)的調(diào)試。 最后，進(jìn)行了一系列的實驗論證，并取得了理想的效果。
標(biāo)簽： 離散 信號 永磁同步電機(jī)
上傳時間： 2013-04-24
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無刷直流電機(jī)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用前景廣闊的電機(jī)，應(yīng)用傳統(tǒng)的控制理論對其進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計、分析的技術(shù)已經(jīng)相對成熟，在此基礎(chǔ)上研發(fā)出的各種調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用。因此，無刷直流電機(jī)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，在很大程度上依賴于對一些先進(jìn)控制策略的研究。 為了改進(jìn)無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制性能，本文基于灰色控制理論建立了無刷直流電機(jī)灰色PID控制調(diào)速系統(tǒng)模型。常規(guī)的PID控制以其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、易于工程實現(xiàn)等優(yōu)點至今仍被廣泛采用。在系統(tǒng)模型參數(shù)變化不大的情況下，PID控制性能優(yōu)良，但無刷直流電機(jī)是一種多變量、非線性的控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的PID控制器難以克服電機(jī)自身參數(shù)不確定和擾動帶來的轉(zhuǎn)速偏差問題，無法實現(xiàn)精確快速的控制。灰色控制器是在繼承經(jīng)典PID控制器不依賴于對象模型優(yōu)點的基礎(chǔ)上，通過改進(jìn)經(jīng)典PID固有缺陷而形成的新型控制器，性能優(yōu)良并且算法簡單。該控制器設(shè)計不需要建立電機(jī)的精確數(shù)學(xué)模型，對參數(shù)變化和負(fù)載擾動不敏感。系統(tǒng)較好地實現(xiàn)了給定速度參考模型的自適應(yīng)跟蹤，結(jié)構(gòu)簡單，能適應(yīng)環(huán)境變化，具有較強(qiáng)的魯棒性。 本文以灰色系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，把無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型分為確定部分與不確定部分，對被控對象的不確定部分建立灰色模型，進(jìn)行灰色預(yù)估補(bǔ)償，使控制系統(tǒng)的灰量得到一定程度的白化。對所提出的無刷直流電機(jī)灰色PID控制調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，對仿真結(jié)果給出理論分析；以TMS320F2812型DSP為核心控制器建立了無刷直流電機(jī)調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)。仿真和實驗結(jié)果表明，基于灰色PID控制算法的無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)受電機(jī)參數(shù)變化影響較小，具有較高的控制精度和魯棒性，表現(xiàn)出優(yōu)良的動、靜態(tài)性能。
標(biāo)簽： 控制 無刷 直流電機(jī)調(diào)速
上傳時間： 2013-04-24
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本文設(shè)計的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由上位機(jī)、PLC、變頻器、壓力變送器等組成。本系統(tǒng)包含三臺水泵電動機(jī)，采用通用變頻器來實現(xiàn)對三相水泵電動機(jī)組的軟啟動和變頻調(diào)速，運(yùn)行切換采用“先開先停”的原則。壓力變送器檢測當(dāng)前水壓信號，送入PLC與設(shè)定值經(jīng)PID比較運(yùn)算，從而控制變頻器的輸出電壓和頻率，進(jìn)而改變水泵電動機(jī)組的轉(zhuǎn)速來改變供水量，最終保持管網(wǎng)壓力恒定在設(shè)定值附近。把模糊控制算法引入到控制系統(tǒng)中，從而改善了系統(tǒng)的靜動態(tài)特性。 模糊控制是一種不依賴于被控過程數(shù)學(xué)模型的仿人思維的控制技術(shù)。它可以利用領(lǐng)域?qū)＜业牟僮鹘?jīng)驗或知識建立被控系統(tǒng)的模糊規(guī)則，有較好的知識表達(dá)能力。但傳統(tǒng)的模糊控制同PID算法一樣，均為“事后調(diào)節(jié)”，因而對大遲延對象的控制效果不是很理想。預(yù)測控制的核心是不僅注意過去及現(xiàn)在的目標(biāo)值，而且注意將來的目標(biāo)值，使受控量和目標(biāo)值的偏差盡可能地小，從而提高系統(tǒng)的控制性能。預(yù)測控制和模糊控制是各自獨立發(fā)展起來的兩類控制方法，在二者充分發(fā)展的基礎(chǔ)上，提出將預(yù)測的思想和模糊的思想結(jié)合起來，形成一種新的控制方法——模糊預(yù)測控制FPC。 本文將FPC技術(shù)應(yīng)用于供水系統(tǒng)，設(shè)計出自調(diào)整修正因子模糊PID控制器，克服了傳統(tǒng)PID控制設(shè)計中的參數(shù)調(diào)整困難的問題。模糊PID控制是在大誤差范圍內(nèi)采用模糊控制，以提高動態(tài)響應(yīng)速度；在小誤差范圍內(nèi)采用PID控制，引入積分控制作用以消除靜態(tài)誤差，提高控制精度。本設(shè)計通過變頻調(diào)速實現(xiàn)恒水壓控制，并針對系統(tǒng)的時滯特點采用Smith預(yù)估控制器進(jìn)行補(bǔ)償。利用Matlab對其模型進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果與傳統(tǒng)控制算法相比較，該算法具有魯棒性好，實現(xiàn)簡單，易于在線調(diào)整等優(yōu)點，系統(tǒng)響應(yīng)曲線沒有超調(diào)，系統(tǒng)的建立時間比較短，抗干擾能力強(qiáng)。 通過對上位機(jī)和PLC之間通信的分析和研究，完成了上、下位機(jī)的通信設(shè)置，給出了上位機(jī)監(jiān)控程序編寫方法，通過通信模塊實現(xiàn)了對供水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及故障報警。 所開發(fā)的系統(tǒng)將FPC與PLC相結(jié)合，克服了傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)器的缺點，充分發(fā)揮了PLC控制靈活、編程方便、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點，提高了控制的精確度。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)能對異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速實現(xiàn)精確控制，實用性強(qiáng)，具有一定的推廣價值。
標(biāo)簽： PLC FPC 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
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本文以單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)為研究對象，在分析了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)特性的基礎(chǔ)上，總結(jié)了實際運(yùn)行的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中存在的問題和影響控制效果的原因。把汽包鍋爐單元機(jī)組簡化為一個具有雙輸入、雙輸出的被控對象以及做了一些合理假設(shè)的前提下對協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)建立的動態(tài)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析。 從快速滿足電網(wǎng)負(fù)荷指令的需求，抑制各種干擾，保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行的中心任務(wù)出發(fā)，首次提出采用智能PID控制器作為汽機(jī)的主控制器，解決常規(guī)單自由度PID控制器不能兼顧目標(biāo)跟蹤特性和抗干擾特性的問題，并在一定程度上解決了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)對鍋爐前饋回路過分依賴的問題。 針對鍋爐對象大遲延特性，利用模糊預(yù)估策略對過程的輸出進(jìn)行預(yù)測。補(bǔ)償了鍋爐側(cè)純延遲帶來的不利影響；而且還具備了模糊控制不依賴于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，具有對系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感，對于非線性、時變時滯等特性，呈現(xiàn)出較好的魯棒性等特點，當(dāng)出現(xiàn)較大的誤差時，可以把系統(tǒng)從很大的偏離中拉回來，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和安全性。仿真試驗表明采用模糊預(yù)估能夠降低系統(tǒng)的超調(diào)，取得較好的控制效果。 由于單元機(jī)組中的鍋爐與汽機(jī)為強(qiáng)耦合系統(tǒng)，為了實現(xiàn)一對一的單一控制，決定采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多變量解禍控制，通過仿真證明，達(dá)到了很好的解耦效果。 為了從全局上優(yōu)化系統(tǒng)的控制行為，采用模糊控制策略對鍋爐和汽機(jī)的指令進(jìn)行智能化的調(diào)整和約束。根據(jù)不同的負(fù)荷階段、主要參數(shù)的變化情況及時調(diào)整有關(guān)的指令，使協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)向著有利于全局優(yōu)化的方向調(diào)節(jié)。 本文將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制思想引入?yún)f(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊自適應(yīng)控制的智能PID控制方案。通過理論分析和仿真實驗證明了這一控制方法在電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的實用價值，和傳統(tǒng)的PID控制比較，這種智能控制算法有效的提高了負(fù)荷的響應(yīng)速率，保證了系統(tǒng)的品質(zhì)，取得了很好的控制效果。
標(biāo)簽： 火電廠 單元機(jī)組 協(xié)調(diào)控制
上傳時間： 2013-04-24
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永磁同步電機(jī)是同步電機(jī)的一個重要類型，其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機(jī)相比，體積和重量大為減小，而且結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，維護(hù)更方便。現(xiàn)代電氣傳動控制的發(fā)展趨勢之一是開發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無論在矢量控制還是標(biāo)量控制中，轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機(jī)軸上安裝一個速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進(jìn)不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問題，效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機(jī)研究的熱點。 本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎(chǔ)上，將其引入到永磁同步電機(jī)無速度傳感器狀態(tài)觀測中。由于永磁同步電機(jī)是一個強(qiáng)耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實際中普遍采用的泰勒展開式截斷的方法，對電機(jī)方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機(jī)系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測量噪聲模型，形成擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。擴(kuò)展卡爾曼濾波器將電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進(jìn)行實時估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中。通過仿真，與電機(jī)實際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行比較，證明了擴(kuò)展卡爾曼濾波具有良好的動態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對擴(kuò)展卡爾曼濾波算法在無速度傳感器控制中存在的不足，本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量，建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程，并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時不變序列，因此可以直接應(yīng)用線性卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果證明，與擴(kuò)展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù)，易于數(shù)字化實現(xiàn)，不僅具備擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢，而且在某些性能方面超越了擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中，因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎(chǔ)，以永磁同步電機(jī)為對象，以數(shù)字信號處理器（DSP）為核心，設(shè)計了電機(jī)狀態(tài)觀測系統(tǒng)的設(shè)計方案。整個方案在不增加成本的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字信號處理器（DSP）豐富的資源和強(qiáng)大的運(yùn)算能力，通過檢測電機(jī)相電流，實時估算出電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器，為電機(jī)控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實踐，應(yīng)用于實際工程中，對卡爾曼濾波算法在永磁同步電機(jī)無速度傳感器控制方面的性能進(jìn)行進(jìn)一步研究。關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)；無速度傳感器；卡爾曼濾波
標(biāo)簽： 卡爾曼 濾波算法 永磁同步電機(jī)
上傳時間： 2013-04-24
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光伏陣列是光伏系統(tǒng)的重要組成部分，它決定了光伏系統(tǒng)的發(fā)電量，同時也是光伏系統(tǒng)成本的主要部分。因此合理配置光伏陣列，提高光伏陣列的利用效率一直是光伏系統(tǒng)設(shè)計的研究重點，也是降低光伏系統(tǒng)發(fā)電成本的重要措施。本文采用了可變電子負(fù)載現(xiàn)場測試方法，設(shè)計并研制出基于Philips公司的LPC2214的光伏陣列測試儀樣機(jī)。本文主要工作及創(chuàng)新在于： 1.在基于LPC2214測試控制部分的硬件電路設(shè)計中，為電壓和電流的采樣各設(shè)置了四路不同量程的采樣通道。采樣時系統(tǒng)自動選擇最合適的量程，提高電壓和電流大范圍測量時的精度； 2.通過對系統(tǒng)進(jìn)行一次預(yù)采樣來確定光伏陣列的開路電壓和短路電流。預(yù)采樣的方法只需要使可變電子負(fù)載完成一次由阻值為零到阻值為無窮大的操作； 3.對測試得到的數(shù)據(jù)首先將電壓值進(jìn)行從小到大的升序重組，其對應(yīng)的電流值采用lagrange中值法對進(jìn)行數(shù)字濾波處理，從而消除由于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾所引起的采樣值偏差； 4.對輔助電源、測試控制電路和液晶顯示進(jìn)行了一體化的設(shè)計，使光伏陣列特性的測量和顯示可以在本測試儀上一次完成； 5.本測試儀樣機(jī)可以利用光伏陣列的數(shù)學(xué)模型以及測量的實時數(shù)據(jù)對光伏陣列的特性曲線進(jìn)行預(yù)估和分析。 通過對光伏陣列進(jìn)行實際測量，得到的實驗結(jié)果表明：該樣機(jī)測試系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、攜帶方便、測量精度較高、一次完整的測試只需14ms左右，測試速度快，并且測量得到的伏安特性可以在液晶上直接以曲線的形式顯示，使測得的陣列特性更為直觀，能滿足工程應(yīng)用的需要。
上傳時間： 2013-04-24
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異步電機(jī)無速度傳感器矢量控制技術(shù)提高了交流傳動系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)的實現(xiàn)成本。準(zhǔn)確辨識電機(jī)轉(zhuǎn)速是實現(xiàn)無速度傳感器矢量控制的關(guān)鍵。 本文對無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，建立了異步電動機(jī)無速度傳感器電壓解耦矢量控制系統(tǒng)和基于模型參考自適應(yīng)(MRAS)的無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)。基于MRAS的無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)利用電動機(jī)定子電壓方程和電流方程得到電動機(jī)轉(zhuǎn)速的模型參考自適應(yīng)辨識算法，在此基礎(chǔ)上建立了一個改進(jìn)的變參數(shù)MRAS速度辨識數(shù)學(xué)模型，并利用Matlab軟件對基于該速度辨識模型的無速度傳感器異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)在不同的情況下進(jìn)行了詳細(xì)的仿真研究。仿真結(jié)果驗證了該改進(jìn)的變參數(shù)MRAS速度辨識模型具有令人滿意的辨識精度和動態(tài)性能。 基于MRAS的轉(zhuǎn)速估算理論從本質(zhì)上來說屬于基于電機(jī)理想模型的轉(zhuǎn)速估算方案，該方法依賴于電機(jī)參數(shù)，而電機(jī)參數(shù)在電機(jī)運(yùn)動過程中變化很大，因而給出了對電機(jī)的一些定、轉(zhuǎn)子參數(shù)進(jìn)行實時辨識方法，以保持系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能。 在傳統(tǒng)型模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)中原有的自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用一個具有在線學(xué)習(xí)能力的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)取代，提出一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的異步電機(jī)轉(zhuǎn)速估計方法，并給出了速度估計器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)算法。最后對基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)速估計的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有良好的性能。 簡單介紹了基于DSP的異步電機(jī)無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)以及軟件系統(tǒng)的設(shè)計。
上傳時間： 2013-05-30
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超聲波電機(jī)(Ultrasonic motors，簡稱USM)是一種全新原理的直接驅(qū)動電機(jī)，它利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)激發(fā)的超聲振動作為驅(qū)動力，通過定轉(zhuǎn)子間的摩擦力來驅(qū)動轉(zhuǎn)子運(yùn)動。與傳統(tǒng)的電磁電機(jī)相比，它具有低速大轉(zhuǎn)矩、無電磁干擾、動作響應(yīng)快、運(yùn)行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性，在非連續(xù)運(yùn)動領(lǐng)域、精密控制領(lǐng)域比傳統(tǒng)的電磁電機(jī)性能優(yōu)越得多。超聲波電機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設(shè)備、智能機(jī)器人等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，近年來倍受科技界和工業(yè)界的重視，成為當(dāng)前機(jī)電控制領(lǐng)域的一個研究熱點。 本文主要以行波型超聲波電機(jī)的驅(qū)動控制技術(shù)為研究對象，引入嵌入式系統(tǒng)理念，設(shè)計并制作了超聲波電機(jī)的驅(qū)動控制系統(tǒng)，并對超聲波電機(jī)的速度與定位控制做了深入的研究。本文主要研究內(nèi)容及成果如下： 介紹了超聲波電機(jī)的工作原理、特點及其應(yīng)用前景，總結(jié)了國內(nèi)外超聲波電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，以及今后我國超聲波電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)的發(fā)展方向，明確了本文的研究內(nèi)容。 結(jié)合嵌入式系統(tǒng)特點及其開發(fā)方法，詳細(xì)介紹了超聲波電機(jī)嵌入式驅(qū)動控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計過程，并總結(jié)了硬件、軟件的調(diào)試過程。最后，對所設(shè)計系統(tǒng)性能進(jìn)行了實驗測試和數(shù)據(jù)分析。 采用DDS技術(shù)解決超聲波電機(jī)所需要的高頻驅(qū)動電源和數(shù)字控制的問題。本文設(shè)計的以ARM控制器為核心，頻率、相位、幅值均可調(diào)的雙通道信號發(fā)生器，具有頻率和相位差控制精度高的特點。 本文介紹了速度與位置的常用控制策略。設(shè)計并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系統(tǒng)。速度控制采用增量式PID調(diào)節(jié)，其控制策略簡單、易行，通過實驗選擇合適的參數(shù)能適應(yīng)一般的控制精度要求。定位控制則采用模糊PID控制策略，該策略將模糊控制不需要精確的數(shù)學(xué)模型、收斂速度快的特點與PID簡單易行、能消除穩(wěn)態(tài)誤差的優(yōu)點相結(jié)合，改善了模糊控制器穩(wěn)態(tài)性能，使電機(jī)定位控制精度達(dá)到0.0880。
上傳時間： 2013-07-16
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