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無刷直流電機(jī)以體積小、重量輕、效率高、調(diào)速性能好、無換向火花及無勵(lì)磁損耗等諸多優(yōu)點(diǎn)被大量應(yīng)用于家電、交通、醫(yī)療器械、數(shù)控機(jī)床及機(jī)器人等領(lǐng)域，現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展對(duì)無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的性能要求也越來越高。可以預(yù)見，隨著永磁材料和電力電子器件價(jià)格進(jìn)一步的降低，無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)理論的研究不斷深入，無刷直流電機(jī)的應(yīng)用前景將更加廣泛。 本文通過閱讀大量文獻(xiàn)資料，介紹了無刷直流電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀、研究動(dòng)態(tài)及工作原理等。在控制策略上，采用了基于智能控制思想的模糊控制，其特點(diǎn)是不依賴于對(duì)象模型，利用制定的控制規(guī)則進(jìn)行了模糊推理從而獲得合適的控制量。運(yùn)用Matlab/Simulink對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模和仿真，其中速度環(huán)采用模糊PI調(diào)節(jié)，電流環(huán)采用傳統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)，為后面的實(shí)驗(yàn)提供了理論分析的基礎(chǔ)。 結(jié)合無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)，利用電機(jī)內(nèi)部的霍爾元件檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置。根據(jù)模糊控制器的設(shè)計(jì)方法，給出了模糊控制查詢表。采用TI公司的數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812作為主控芯片，在硬件上設(shè)計(jì)了整流電路、逆變電路、驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)理及保護(hù)電路等；在DSP軟件開發(fā)環(huán)境CCS下，采用C語言和匯編語言進(jìn)行了混合編程，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的讀取、PWM波的產(chǎn)生、AD采樣、速度模糊PI調(diào)節(jié)及電流調(diào)節(jié)等功能。 通過對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調(diào)試，進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。相對(duì)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，采用模糊PI控制的系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、超調(diào)量小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了無刷直流電機(jī)模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。最后對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)后續(xù)的工作給出了自己的見解。
標(biāo)簽： DSPF 2812 無刷直流電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文設(shè)計(jì)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(tái)水泵電動(dòng)機(jī)，采用通用變頻器來實(shí)現(xiàn)對(duì)三相水泵電動(dòng)機(jī)組的軟啟動(dòng)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(cè)當(dāng)前水壓信號(hào)，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(dòng)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(dòng)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(yàn)或知識(shí)建立被控系統(tǒng)的模糊規(guī)則，有較好的知識(shí)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(duì)大遲延對(duì)象的控制效果不是很理想。預(yù)測(cè)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(cè)控制和模糊控制是各自獨(dú)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(cè)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(cè)控制FPC。 本文將FPC技術(shù)應(yīng)用于供水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)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(jì)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(dòng)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(jì)通過變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)恒水壓控制，并針對(duì)系統(tǒng)的時(shí)滯特點(diǎn)采用Smith預(yù)估控制器進(jìn)行補(bǔ)償。利用Matlab對(duì)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(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，易于在線調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)響應(yīng)曲線沒有超調(diào)，系統(tǒng)的建立時(shí)間比較短，抗干擾能力強(qiáng)。 通過對(duì)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(shí)現(xiàn)了對(duì)供水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及故障報(bào)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(diǎn)，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(diǎn)，提高了控制的精確度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能對(duì)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)精確控制，實(shí)用性強(qiáng)，具有一定的推廣價(jià)值。
標(biāo)簽： PLC FPC 變頻調(diào)速系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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永磁同步電機(jī)是同步電機(jī)的一個(gè)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(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維護(hù)更方便。現(xiàn)代電氣傳動(dòng)控制的發(fā)展趨勢(shì)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(gè)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(diǎn)。 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(cè)中。由于永磁同步電機(jī)是一個(gè)強(qiáng)耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實(shí)際中普遍采用的泰勒展開式截?cái)嗟姆椒ǎ瑢?duì)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(cè)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(shí)時(shí)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(shí)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(dòng)態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對(duì)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(shí)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(jiǎn)單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù)，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，不僅具備擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢(shì)，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(cè)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(duì)象，以數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）為核心，設(shè)計(jì)了電機(jī)狀態(tài)觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。整個(gè)方案在不增加成本的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）豐富的資源和強(qiáng)大的運(yùn)算能力，通過檢測(cè)電機(jī)相電流，實(shí)時(shí)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(shí)踐，應(yīng)用于實(shí)際工程中，對(duì)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(shí)間： 2013-04-24
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基于現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究是自動(dòng)控制領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。在各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線中，CAN總線以其成本低、速度快、實(shí)時(shí)性和可靠性較高等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。CIA(CAN in Automation)協(xié)會(huì)發(fā)布了完整的CANopen協(xié)議，定義了應(yīng)用層和通訊子協(xié)議，為基于現(xiàn)場(chǎng)總線的分布式控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用提供了解決之道。 本文研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展現(xiàn)狀后，以改善現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高實(shí)時(shí)性和信息處理能力為前提，淺析CAN總線高層通訊協(xié)議CANopen，分析了主、從節(jié)點(diǎn)的各個(gè)功能，說明了功能的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案。 然后，本文將CANopen協(xié)議應(yīng)用于分布式控制系統(tǒng)，詳細(xì)論述了基于PIC18控制器的從節(jié)點(diǎn)和基于DSP控制器的主節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)過程。主、從節(jié)點(diǎn)具有基于CANopen協(xié)議的總線通信功能。從節(jié)點(diǎn)具有數(shù)字量和模擬量輸入輸出功能。主節(jié)點(diǎn)可以通過鍵盤對(duì)各節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)和各節(jié)點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，還可以通過液晶屏顯示實(shí)時(shí)控制量和各節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)。PC機(jī)能在線監(jiān)測(cè)CAN報(bào)文數(shù)據(jù)流。本文對(duì)兩種類型節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)思想、硬件組成和軟件設(shè)計(jì)均做了詳盡的闡述，并給出了部分關(guān)鍵硬件原理圖和軟件流程圖。 最后，把已開發(fā)的從節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)溫度測(cè)控系統(tǒng)和一個(gè)電機(jī)控制系統(tǒng)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，證明系統(tǒng)具有良好的實(shí)時(shí)性，通訊穩(wěn)定可靠，解決了傳統(tǒng)CAN總線節(jié)點(diǎn)通訊可控性差，無法靈活設(shè)置的問題。對(duì)目前國(guó)內(nèi)CAN總線應(yīng)用中大多把精力放在硬件之上的底層軟件開發(fā)，少有使用上層軟件協(xié)議的習(xí)慣，起到了一定的推動(dòng)意義，提高了應(yīng)用水平。
標(biāo)簽： CANopen 協(xié)議 分布式控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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電力電子系統(tǒng)的集成化是現(xiàn)今電力電子技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，系統(tǒng)的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)是目前電力電子領(lǐng)域的重要研究方向。研究基于電力電子網(wǎng)絡(luò)的變流系統(tǒng)，對(duì)復(fù)雜電力電子裝置的系統(tǒng)級(jí)集成具有重要意義，是電力電子系統(tǒng)集成技術(shù)的基本組成部分。本文從變流系統(tǒng)的功率流和信息流雙重分布性的角度出發(fā)。對(duì)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（Power Electronics System Network，PES—Net）的模型和變流系統(tǒng)的通信需求進(jìn)行分析，提出實(shí)時(shí)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（Real—time power electronics system network，RT—PES—Net）；并對(duì)基于新網(wǎng)絡(luò)的分布式控制及管理方案和模塊化軟件方案等內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的研究，提出基于棧操作的實(shí)時(shí)軟件構(gòu)建方案。本文的研究將為變流系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)和軟件方案標(biāo)準(zhǔn)化提供參考和理論依據(jù)，為應(yīng)用系統(tǒng)的集成提供解決方案。 復(fù)雜中大功率變流系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)化分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)象。首先，論文以復(fù)雜系統(tǒng)為研究對(duì)象，分析了應(yīng)用系統(tǒng)的功率流和信息流在空間結(jié)構(gòu)上的對(duì)偶關(guān)系和雙重分布的特性；在電力電子集成模塊（Power Electronics Building Blocks，PEBB）的基礎(chǔ)上，研究了變流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化分布式控制方案，并得出系統(tǒng)組構(gòu)的初步構(gòu)想，總結(jié)出適合復(fù)雜電力電子系統(tǒng)集成的標(biāo)準(zhǔn)化理論。 接著，論文對(duì)電力電子網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了研究。分析了現(xiàn)有各類總線網(wǎng)絡(luò)和目前用于電力電子應(yīng)用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，從結(jié)構(gòu)、速率和協(xié)議等各個(gè)方面將兩類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了系統(tǒng)的對(duì)比。明確了電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的定義，分析并總結(jié)復(fù)雜電力電子實(shí)時(shí)系統(tǒng)所需網(wǎng)絡(luò)必需具備的條件。根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)背景，綜合控制結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)需求，提出了電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的模型。 為滿足變流系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，論文對(duì)分布式控制結(jié)構(gòu)的通信需求進(jìn)行了研究。以網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Networked Control System，NCS）為背景，對(duì)變流器系統(tǒng)控制信息延時(shí)因素進(jìn)行了分析；通過對(duì)典型電力電予系統(tǒng)的分析，歸納和總結(jié)了系統(tǒng)的控制功能和控制內(nèi)容，對(duì)系統(tǒng)不同層次的控制任務(wù)進(jìn)行了響應(yīng)時(shí)間需求分析和網(wǎng)絡(luò)的分層配置；通過對(duì)仿真結(jié)果的分析，研究了應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)模塊控制信息延時(shí)對(duì)不同應(yīng)用系統(tǒng)的性能影響和對(duì)開關(guān)頻率的限制。根據(jù)變流系統(tǒng)對(duì)控制延時(shí)的接受程度，將電力電子復(fù)雜系統(tǒng)歸為兩大類：1）零延時(shí)系統(tǒng)；2）定延時(shí)系統(tǒng)。針對(duì)上述兩類系統(tǒng)，論文給出了電力電子網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的通道容量和應(yīng)用系統(tǒng)開關(guān)周期的計(jì)算方法。 論文對(duì)開放式、分布式的電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的硬件組成和同步方案進(jìn)行了研究，提出新的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)級(jí)集成方案。根據(jù)主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的控制任務(wù)需求，分別從功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度對(duì)開放式網(wǎng)絡(luò)的硬件構(gòu)成進(jìn)行研究；根據(jù)控制系統(tǒng)的接口需求分析，對(duì)節(jié)點(diǎn)的通用性設(shè)計(jì)進(jìn)行重點(diǎn)討論。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的同步問題，本文分析了簡(jiǎn)單有效的解決方法，即基于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的同步補(bǔ)償方案；此外，論文提出基于實(shí)時(shí)高速電力電子系統(tǒng)同絡(luò)（RT-PES-Net）的同步方案，研究適合變流器實(shí)時(shí)控制的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的硬件配置。根據(jù)應(yīng)用控制和通信系統(tǒng)所需的各種操作，論文對(duì)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的管理進(jìn)行了討論，研究了信息幀管理和相應(yīng)的硬件設(shè)置，并對(duì)各種工作模式下所需的通信時(shí)間進(jìn)行了計(jì)算和比較。基于實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其管理方案，論文給出了組構(gòu)以PEBB為基礎(chǔ)的變流系統(tǒng)的方案。 論文對(duì)基于RT-PES-Net的模塊化軟件方案進(jìn)行了研究。首先，將控制軟件與功率硬件進(jìn)行解耦，使得軟件設(shè)計(jì)與硬件部分分離。在分析電力電子軟件特性的前提下，論文提出基于棧操作的模塊化軟件方案，增加子程序?qū)崟r(shí)構(gòu)件的內(nèi)聚性；對(duì)軟件模塊化的通用性進(jìn)行研究，分析模塊接口參數(shù)和變量的申明和配置，并研究參數(shù)的定標(biāo)，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行分類；分析子程序?qū)崟r(shí)構(gòu)件在執(zhí)行速度上的優(yōu)點(diǎn)。論文對(duì)電力電子系統(tǒng)控制軟件（Powerr Electronics System Control Software，PES-CS）的組構(gòu)和集成進(jìn)行研究，簡(jiǎn)化軟件主框架。 最后，論文分別對(duì)RT-PES-Net和模塊化軟件方案進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究和分析。論文對(duì)提出的實(shí)時(shí)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（RT-PES-Net）進(jìn)行了通信實(shí)驗(yàn)，將新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?duì)變流系統(tǒng)的延時(shí)影響與舊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的延時(shí)影響進(jìn)行比較，總結(jié)新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在控制實(shí)時(shí)性、提高開關(guān)頻率、網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性和管理靈活度等方面的優(yōu)勢(shì)。論文針對(duì)RT-PES-Net進(jìn)行應(yīng)用研究，驗(yàn)證該網(wǎng)絡(luò)可解決網(wǎng)絡(luò)通信失步所造成的問題。論文對(duì)基于通用型實(shí)時(shí)構(gòu)件和棧操作的模塊化軟件方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為標(biāo)準(zhǔn)化軟件庫(kù)的建立和系統(tǒng)級(jí)集成提供參考方案。 網(wǎng)絡(luò)化的控制結(jié)構(gòu)研究是復(fù)雜電力電子系統(tǒng)級(jí)集成研究的關(guān)鍵。本課題針對(duì)復(fù)雜變流系統(tǒng)提出了實(shí)時(shí)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（RT-PES-Net），并以該網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)對(duì)分布式控制結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)化管理方案和模塊化軟件方案展開一系列研究，為電力電子控制系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)化、開放式的網(wǎng)絡(luò)參考體系，并以此結(jié)構(gòu)來快速構(gòu)建終端復(fù)雜變流系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用系統(tǒng)組構(gòu)提供參考方案，有助于解決電力電子標(biāo)準(zhǔn)化推廣所面臨的難題。論文為應(yīng)用系統(tǒng)的即插即用和動(dòng)態(tài)重構(gòu)提供了研究基礎(chǔ)，從而為最終實(shí)現(xiàn)復(fù)雜變流器的應(yīng)用系統(tǒng)級(jí)集成提供系統(tǒng)化的理論和方法依據(jù)。同時(shí)，論文的研究開拓了電力電子系統(tǒng)集成和標(biāo)準(zhǔn)化研究的一個(gè)新方向。
標(biāo)簽： 電力電子 網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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H．264/AVC規(guī)范是由國(guó)際電聯(lián)(ITU-T)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)聯(lián)合制定的新一代視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)。它具有如下四個(gè)特點(diǎn)：低碼流，和MPEG2等壓縮技術(shù)相比，在同等圖像質(zhì)量下，采用H.264技術(shù)壓縮后的數(shù)據(jù)量只有MPEG2的1/8；高圖象質(zhì)量，復(fù)雜的算法保證了低碼流條件下圖像仍能保留豐富的細(xì)節(jié)；容錯(cuò)能力強(qiáng)，提供了解決在不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下容易發(fā)生的丟包等錯(cuò)誤的必要工具；網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)，提供了網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)層，數(shù)據(jù)能在不同網(wǎng)絡(luò)上傳輸。但由此帶來的代價(jià)是復(fù)雜度極高的編碼過程，尤其是在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)具有很大的挑戰(zhàn)性。 本文主要介紹了基于H.264標(biāo)準(zhǔn)的開源代碼T264向DM642平臺(tái)的移植和優(yōu)化。優(yōu)化綜合運(yùn)用了上層和底層的實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)。上層的方法例如使用CCS提供的條件優(yōu)化代碼優(yōu)化功能，使用IMGLIB中高度優(yōu)化的函數(shù)等，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)便易行，效果良好；底層的實(shí)現(xiàn)方法例如使用DM642特有的內(nèi)聯(lián)函數(shù)，用線性匯編的方式實(shí)現(xiàn)算法等，特點(diǎn)是提高了代碼運(yùn)行的并行性，但需要對(duì)DM642和H.264有很深刻的理解。 目前本設(shè)計(jì)已成功完成H.264.算法在DM642開發(fā)板上的運(yùn)行，壓縮QCIF格式視頻的速度隨圖像復(fù)雜度的不同達(dá)到了35-50幀每秒。此后本設(shè)計(jì)還繼續(xù)使用優(yōu)化后的編碼器實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控用視頻服務(wù)器的原型，使得攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)在DM642開發(fā)板上壓縮后傳輸至PC機(jī)，且能夠在PC端用配套的程序成功解碼并播放。
上傳時(shí)間： 2013-06-23
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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(dòng)系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本。準(zhǔn)確辨識(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速是實(shí)現(xiàn)無速度傳感器矢量控制的關(guān)鍵。 本文對(duì)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(dòng)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(dòng)機(jī)定子電壓方程和電流方程得到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的模型參考自適應(yīng)辨識(shí)算法，在此基礎(chǔ)上建立了一個(gè)改進(jìn)的變參數(shù)MRAS速度辨識(shí)數(shù)學(xué)模型，并利用Matlab軟件對(duì)基于該速度辨識(shí)模型的無速度傳感器異步電動(dòng)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(yàn)證了該改進(jìn)的變參數(shù)MRAS速度辨識(shí)模型具有令人滿意的辨識(shí)精度和動(dòng)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(dòng)過程中變化很大，因而給出了對(duì)電機(jī)的一些定、轉(zhuǎn)子參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)辨識(shí)方法，以保持系統(tǒng)的動(dòng)、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(gè)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(jì)方法，并給出了速度估計(jì)器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)算法。最后對(duì)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)速估計(jì)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(jiǎn)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(jì)。
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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60年代初，國(guó)際上首次將B超診斷儀應(yīng)用于臨床診斷，40多年來B超診斷儀的發(fā)展極為迅速。隨著數(shù)字信號(hào)處理及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前國(guó)際上先進(jìn)水平的超聲診斷設(shè)備幾乎每一個(gè)環(huán)節(jié)都包含著數(shù)字信號(hào)處理的內(nèi)容，研制全數(shù)字化的超聲診斷設(shè)備已成為發(fā)展趨勢(shì)。 @@ 基于FPGA及嵌入式操作系統(tǒng)的全數(shù)字超聲診斷系統(tǒng)具有技術(shù)含量高、便攜的特點(diǎn)，可用數(shù)字硬件電路來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)量極其龐大的超聲信息的實(shí)時(shí)處理。 @@ 本文從超聲診斷原理入手，在對(duì)超聲診斷系統(tǒng)中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究開發(fā)超聲診斷系統(tǒng)中數(shù)字信號(hào)處理部分的兩個(gè)核心算法。以FPGA芯片為載體，在Quartus Ⅱ平臺(tái)中采用Verilog HDL語言進(jìn)行編程并仿真驗(yàn)證，分別實(shí)現(xiàn)了數(shù)字FIR濾波器及CORDIC坐標(biāo)變換兩個(gè)模塊的功能。另外，采用Verilog HDL語言對(duì)應(yīng)用于圖像顯示模塊的SPI接口進(jìn)行了編程設(shè)計(jì)，編譯下載至FPGA中，最終實(shí)現(xiàn)了與ARM A8的OMPG3530板之間高速串行數(shù)據(jù)的傳輸。 @@ 采用在單片F(xiàn)PGA芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)字式超聲診斷部分核心算法并與高性能ARMA8處理器相配合的數(shù)字信號(hào)處理解決方案，具有高速度、高精度、高集成度、便攜的特點(diǎn)，為全數(shù)字化便攜超聲診斷設(shè)備的研制打下了基礎(chǔ)。 @@關(guān)鍵詞：超聲診斷系統(tǒng)；FPGA；數(shù)字FIR濾波器；CORDIC算法；SPI總線
標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字 超聲診斷系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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電壓空間矢量脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是一種性能優(yōu)越、易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的脈沖寬度調(diào)制方案。在常規(guī)SVPWM算法中，判定等效電壓空間矢量所處扇區(qū)位置時(shí)需要進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和反正切三角函數(shù)的運(yùn)算，計(jì)算特定電壓空間矢量作用時(shí)間時(shí)需要進(jìn)行正弦、余弦三角函數(shù)的運(yùn)算以及過飽和情況下的歸一化處理過程，同時(shí)，在整個(gè)SVPWM算法中還包含了無理數(shù)的運(yùn)算，這些復(fù)雜計(jì)算不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量計(jì)算誤差，對(duì)高精度實(shí)時(shí)控制產(chǎn)生不可忽視的影響，而且這些復(fù)雜運(yùn)算的計(jì)算量大，對(duì)系統(tǒng)的處理速度要求高，程序設(shè)計(jì)復(fù)雜，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，占用系統(tǒng)資源多。因此，從工程實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，需要對(duì)常規(guī)SVPWM算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本文提出的優(yōu)化SVPWM算法，只需進(jìn)行普通的四則運(yùn)算，計(jì)算非常簡(jiǎn)單，克服了上述常規(guī)SVPWM算法中的缺點(diǎn)，同時(shí)，采用交叉分配零電壓空間矢量，并將零電壓空間矢量的切換點(diǎn)置于各扇區(qū)中點(diǎn)的方法，達(dá)到降低三相橋式逆變電路中開關(guān)器件開關(guān)損耗的目的。SVPWM算法要求高速的數(shù)據(jù)處理能力，傳統(tǒng)的MCU、DSP都難以滿足其要求，而具有高速數(shù)據(jù)處理能力的FPGA/CPLD則可以很好的實(shí)現(xiàn)SVPWM的控制功能，在實(shí)時(shí)性、靈活性等方面有著MCU、DSP無法比擬的優(yōu)越性。本文利用MATLAB/Simulink軟件對(duì)優(yōu)化的SVPWM系統(tǒng)原型進(jìn)行建模和仿真，當(dāng)仿真效果達(dá)到SVPWM系統(tǒng)控制要求后，在XilinxISE環(huán)境下采用硬件描述語言設(shè)計(jì)輸入方法與原理圖設(shè)計(jì)輸入方法相結(jié)合的混合設(shè)計(jì)輸入方法進(jìn)行FPGA/CPLD的電路設(shè)計(jì)與輸入，建立相同功能的SVPWM系統(tǒng)模型，然后利用ISESimulator（VHDL/Verilog）仿真器進(jìn)行功能仿真和性能分析，驗(yàn)證了本文提出的SVPWM優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的可行性和有效性。
標(biāo)簽： FPGACPLD SVPWM 算法優(yōu)化
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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隨著我國(guó)工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)負(fù)荷急劇增加，特別是沖擊性、非線性負(fù)荷所占比重不斷加大，使得供電電壓發(fā)生波動(dòng)和閃變，嚴(yán)重影響著電網(wǎng)的電能質(zhì)量。根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)電磁兼容(EMC)標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-3-7以及國(guó)標(biāo)GB12326-2000，電壓波動(dòng)和閃變己成為衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。 電壓波動(dòng)和閃變作為衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，能更直接、迅速地反映出電網(wǎng)的供電質(zhì)量。然而，目前國(guó)內(nèi)還沒有很好的電壓波動(dòng)與閃變測(cè)量的數(shù)字信號(hào)處理方法。為此，論文在深入研究電壓波動(dòng)和閃變測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種基于Simulink/DSP Builder的數(shù)字信號(hào)處理的FPGA設(shè)計(jì)方法，利用DSP Builder工具將Simulink的模型文件(．mdl)轉(zhuǎn)化成通用的硬件描述語言VHDL文件，避免了VHDL語言手動(dòng)編寫系統(tǒng)的煩瑣過程，從而能夠?qū)⒏嗑杏谙到y(tǒng)算法的優(yōu)化上。該方法充分利用Matlab/Simulink系統(tǒng)建模的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也能夠發(fā)揮FPGA并行執(zhí)行速度快、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)。 論文首先介紹了電壓波動(dòng)和閃變的基木概念、特征量，闡述了電壓波動(dòng)與閃變的測(cè)量原理，分析比較了現(xiàn)有測(cè)量方法和裝置的特點(diǎn)和優(yōu)劣。然后依據(jù)電壓波動(dòng)與閃變測(cè)量的IEC標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在對(duì)電壓波動(dòng)與閃變測(cè)量模擬仿真的基礎(chǔ)上研究其數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方法，即采用數(shù)字濾波的方式在Simulink/DSP Builder工具下設(shè)計(jì)電壓波動(dòng)與閃變測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)字模型。同時(shí)在ModelSim SE6.1d軟件下進(jìn)行了系統(tǒng)功能仿真，并且在Altera公司的FPGA設(shè)計(jì)軟件QuartusⅡ6.0下進(jìn)行了系統(tǒng)時(shí)序仿真。 仿真結(jié)果表明，基于Simulink/DSP Builder窗口化的數(shù)字信號(hào)處理的FPGA設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、快捷高效，能夠滿足電壓波動(dòng)和閃變測(cè)量最初的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，為進(jìn)一步從事電壓波動(dòng)和閃變測(cè)量研究提供了一種全新的設(shè)計(jì)理念，具有一定的理論與現(xiàn)實(shí)意義。
標(biāo)簽： FPGA 電壓波動(dòng) 測(cè)量
上傳時(shí)間： 2013-07-10
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