在工業(yè)過程中，許多對象具有滯后特性，由于純滯后的存在，使得系統(tǒng)的超調(diào)量變大，調(diào)節(jié)時間變長。因此滯后過程被公認為較難控制的對象，而且純滯后占整個動態(tài)過程的時間越長，難控的程度越大。所以大純滯后對象的控制一直是困擾自動控制和計算機應用領(lǐng)域的一大難題。而這類對象又廣泛存在于石油、化工、釀造、制藥、冶金等工業(yè)生產(chǎn)過程中。因此對該問題的研究具有重大的實際意義。 傳統(tǒng)的PID配合Smith預估補償器的控制方法，對模型誤差反映比較靈敏，當存在建模誤差或干擾時，控制效果并不能取得令人滿意的效果。近年來隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制等智能控制研究的不斷深入，有些學者將它們與Smith預估控制、PID控制及預測控制等相結(jié)合，提出了針對不確定大滯后系統(tǒng)的新的控制方法。雖然有些控制方案效果不錯，但系統(tǒng)的復雜程度和調(diào)試難度也隨之增加。因此設計簡單、快速、可靠的控制器，仍是一個重大課題。 本文首先介紹了大滯后過程的控制特點，概述了常用的大滯后過程的控制方法及其優(yōu)缺點。接著概要地介紹了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點、發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及前景。并針對性地介紹了ARM控制器的概況以及它的應用領(lǐng)域。然后本文針對大滯后對象提出了自抗擾控制器與Smith預估補償器相結(jié)合的設計方案。通過仿真對比了本方案、PID配合Smith預估補償器及單一的自抗擾控制器的控制效果，表明自抗擾控制器與Smith預估補償器的結(jié)合有效地改善了大滯后對象的控制效果，增強了系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾能力。為驗證該控制方案的實際控制效果，我們以PCT-II型過程控制實驗裝置中的具有大滯后特性的盤管內(nèi)部的溫度為被控對象，以JX44BO開發(fā)板作為主要的控制平臺設計并完成大滯后控制實驗。所以接下來本文介紹了實現(xiàn)這個嵌入式溫度大滯后控制系統(tǒng)所涉及到的硬件平臺、系統(tǒng)框圖以及實驗內(nèi)容。然后本文介紹了嵌入式控制平臺的控制界面以及各個主要功能的程序的實現(xiàn)，以及遠程客戶端程序在以太網(wǎng)通訊方面的程序?qū)崿F(xiàn)和遠程客戶端程序的操作界面。最后本文給出了本次實驗的參數(shù)設置以及最終的實驗結(jié)果。實驗結(jié)果表明在實際應用中本文所提出的方案對于大滯后對象具有較好的控制效果。
標簽： ARM 控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-11
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本文討論工業(yè)廢水中和處理中pH值的控制方法。由于中和反應中pH值的變化是一個嚴重非線性的過程，pH值控制被公認為世界上的控制難題之一，在此運用了ARM技術(shù)和模糊控制來解決這一難題。 論文首先介紹了工業(yè)廢水處理中酸堿度控制的現(xiàn)狀、存在的問題，并提出了基于ARM的工業(yè)廢水控制系統(tǒng)的設計方案。其次詳細研究了當前嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，深入探討了ARM嵌入式處理器的特點、應用及體系結(jié)構(gòu)，并著重介紹了本文所使用的LPC2131微處理器。然后針對pH的非線性特點做了分析并設計了以INA116為核心元件的pH測量電路。在廣泛閱讀和全面深入總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)文獻資料的基礎(chǔ)上，了解了模糊控制的一些關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展現(xiàn)狀，設計出了基于ARM的工業(yè)廢水模糊控制器。 硬件設計與軟件設計為本論文的重點內(nèi)容。硬件設計包括：電源電路、復位電路、晶振電路、Flash存儲器、SDRAM存儲器、JTAG電路、串行通信電路、LCD模塊設計、A/D變換模塊、PWM電磁閥驅(qū)動電路；軟件設計除了為硬件提供相應的驅(qū)動程序外，最重要的是用C語言實現(xiàn)了基于ARM的工業(yè)廢水模糊控制器。基于ARM的工業(yè)廢水控制系統(tǒng)中上位機和下位機的數(shù)據(jù)通訊采用RS-232方式，下位機采用C語言編程、ADS1．2開發(fā)，上位機采用Delph17．0進行設計。 論文的最后對全文的主要研究內(nèi)容進行了總結(jié)，指出了設計過程中遇到的問題及存在的不足之處，給出了主要研究結(jié)論和今后的研究方向。實驗結(jié)果表明系統(tǒng)基本上達到了系統(tǒng)設計中所給出的性能指標，證明了整個系統(tǒng)設計的正確性和合理性，很好地解決了pH值控制中的非線性問題。與傳統(tǒng)控制方法相比較，本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，控制效果良好。
上傳時間： 2013-04-24
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電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)是集節(jié)能、環(huán)保、安全為一體的前沿技術(shù)，是未來車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向。本文研究了電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理，自主研發(fā)設計了一套電動助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，并進行實車試驗。 控制系統(tǒng)中采用了基于ARM7TDMI—S內(nèi)核的高性能芯片LPC2131芯片(EasyARM2131開發(fā)板)進行控制器設計，分析和選擇了系統(tǒng)的控制策略，完成了控制器的硬件和軟件設計。系統(tǒng)的控制策略中采用了折線改進型助力曲線助力方式和模糊與數(shù)字PID相結(jié)合的控制方法，并進行相關(guān)補償控制的分析；硬件設計過程中采用了抗干擾技術(shù)進行優(yōu)化設計，完成了信號采集和處理電路、電機驅(qū)動電路、電源電路以及故障診斷等電路設計；軟件設計采用了結(jié)構(gòu)化的沒計思想，完成了包括控制系統(tǒng)主程序、A/D采集子程序、車速和發(fā)動機信號的采集子程序、電機PWM控制驅(qū)動子程序以及故障診斷和信息顯示子程序的設計，并在扭矩信號處理程序中應用容錯技術(shù)進行了軟件冗余優(yōu)化設計。 本文對自主開發(fā)設計的EPS控制系統(tǒng)進行了實車試驗和結(jié)果分析，試驗結(jié)果表明，本文所設計的基于ARM的汽車電動助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)在轉(zhuǎn)向輕便性、穩(wěn)定性和可靠性等方面性能良好，完全滿足設計要求。
標簽： ARM 汽車 控制系統(tǒng) 電動助力轉(zhuǎn)向
上傳時間： 2013-07-21
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該文著重研究了稀土永磁(REPM)無刷直流電動機(BLDCM)的高性能控制技術(shù).在全面分析了稀土永磁無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)特點、工作原理、運行方式以及外部特性的基礎(chǔ)上,通過系統(tǒng)建模和數(shù)字仿真分析,分別針對航空低壓直流(LVDC)和高壓直流(HVDC)兩種電動機構(gòu)用永磁無刷電動機,在小范圍轉(zhuǎn)速連續(xù)調(diào)節(jié)下的閉環(huán)穩(wěn)速控制技術(shù)進行了詳細理論研究,提出了利用轉(zhuǎn)子位置傳感器信號間接測量電機轉(zhuǎn)速進行電機轉(zhuǎn)速閉環(huán)穩(wěn)速控制的策略.同時就兩套無刷直流電動機控制器的硬件電路和軟件程序問題進行了重點工程設計,采用了高性能的AT89C2051和AT89C51單片機作為微處理器,用數(shù)字軟件技術(shù)對電機進行調(diào)速和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制,使電機在一定范圍內(nèi)能夠進行精確調(diào)速和速度穩(wěn)定控制.通過優(yōu)化設計、軟硬件結(jié)合,實現(xiàn)了控制器小型化,提高了控制器可靠性,減小了體積與重量.永磁無刷直流電動機控制器樣機的測試結(jié)果表明:電機轉(zhuǎn)速可在要求范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié),在幾乎三倍的額定轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi),電機轉(zhuǎn)速在設定值下可保持高于指標精度的穩(wěn)定工作,控制器之間通用性強、散熱可靠.
上傳時間： 2013-07-03
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該文研究了兩相逆變器-異步電動機系統(tǒng)的SVPWM控制技術(shù),該系統(tǒng)可以廣泛應用于小功率、寬調(diào)速運行的場合.通過對電機基本方程進行Kron變換,建立了系統(tǒng)完整的數(shù)學模型.論文在分析國內(nèi)外兩相逆變器異步電動機的SVPWM控制基礎(chǔ)上,提出四個電壓矢量八個工作空間的SVPWM控制技術(shù),推導了控制參數(shù)和計算公式,提出了使電機具有圓形旋轉(zhuǎn)磁場的調(diào)制比優(yōu)化方案,給出了實施該方案的逆變器功率管的導通順序和逆變器的輸出電壓波形.編制了系統(tǒng)仿真程序,給出SVPWM控制,兩相逆變器-異步電動機系統(tǒng)樣機的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩仿真波形曲.并與采用其他控制方式,進行仿真結(jié)果比較.論證了該文提出的SVPWM控制技術(shù)在兩相逆變器-異步電動機系統(tǒng)中明顯地減小了電流諧波、轉(zhuǎn)矩脈動.論文建立了基于DSP控制器的兩相逆變器-異步電動機系統(tǒng)試驗裝置系統(tǒng),系統(tǒng)由DSP控制器、控制電路、功率驅(qū)動電路、逆變器主電路、異步電動機等組成.完成了各工作區(qū)的SVPWM信號的生成,與理論實現(xiàn)一致.
上傳時間： 2013-07-27
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永磁無刷直流電動機是一種性能優(yōu)越、應用前景廣闊的電動機,傳統(tǒng)的理論分析及設計方法已比較成熟,它的進一步推廣應用,在很大程度上有賴于對控制策略的研究.該文提出了一套基于DSP的全數(shù)字無刷直流電動機模糊神經(jīng)網(wǎng)絡雙模控制系統(tǒng),將模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡分別引入到無刷直流電動機的控制中來.充分利用模糊控制對參數(shù)變化不敏感,能夠提高系統(tǒng)的快速性的特點,構(gòu)造適用于調(diào)節(jié)較大速度偏差的模糊調(diào)節(jié)器,加快系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速度;由于神經(jīng)網(wǎng)絡既具有非線性映射的能力,可逼近任何線性和非線性模型,又具有自學習、自收斂性,對被控對象無須精確建模,對參數(shù)變化有較強的魯棒性的特點,構(gòu)造三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡調(diào)節(jié)器,來實現(xiàn)消除穩(wěn)態(tài)偏差的精確控制.以速度偏差率為判斷依據(jù),實現(xiàn)模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡兩種控制模式的切換,使系統(tǒng)在不同速度偏差段快速調(diào)整、平滑運行.此外充分利用系統(tǒng)硬件構(gòu)成的特點,采用適當?shù)腜WM輸出切換策略,最大限度的抑制逆變橋換相死區(qū);通過換相瞬時轉(zhuǎn)矩公式推導和分析,得出在換相過程中保持導通相功率器件為恒通,即令PWM輸出占空比D=1,來抑制定子電感對換相電流影響的控制策略.上述抑制換相死區(qū)和采用恒通電壓的控制方法,減小了換相引起的轉(zhuǎn)矩波動,使系統(tǒng)電流保持平滑、轉(zhuǎn)矩脈動大幅度減小、系統(tǒng)響應更快、并具有較強的魯棒性和實時性.在這種設計下,系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)更精確的定位和更準確的速度調(diào)節(jié),而且可以使無刷直流電動機長期工作在低速、大轉(zhuǎn)矩、頻繁起動的狀態(tài)下.該文選用TMS320LF2407作為微控制器,將系統(tǒng)的參數(shù)自調(diào)整模糊控制算法,BP神經(jīng)網(wǎng)絡控制算法以及PWM輸出,轉(zhuǎn)子位置、速度、相電流檢測計算等功能模塊編程存儲于DSP的E2PROM,實現(xiàn)了對無刷直流電動機的全數(shù)字實時控制,并得到了良好的實驗結(jié)果的結(jié)果.
標簽： DSP 無刷直流電動機 雙模控制 轉(zhuǎn)矩
上傳時間： 2013-06-01
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玻璃是一種重要的建筑和裝飾材料,被廣泛應用于樓房搭建、汽車生產(chǎn)、家具制造等各個領(lǐng)域,而玻璃切割是形成玻璃成品的一個重要工序.目前,國產(chǎn)的切割系統(tǒng)在精度、速度、可靠性方面與國外同類產(chǎn)品相比都還要有一定的差距,因此國內(nèi)玻璃切割廠家的切割設備大多依賴于進口.同時,隨著以計算機技術(shù)為代表的信息技術(shù)的發(fā)展,計算機集成制造(CIM)被逐漸應用于制造行業(yè),企業(yè)的生產(chǎn)模式從生產(chǎn)過程的單一自動化到產(chǎn)品設計、加工制造、經(jīng)營管理等全過程的綜合自動化.參考國外切割系統(tǒng)的一些先進技術(shù)并遵循CIM中信息自動化的基本思想,該文針對開發(fā)一套基于PC管理和CNC控制的自動玻璃切割系統(tǒng)展開論述.論文首先簡述了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢和CIM的思想,在此基礎(chǔ)上分析了系統(tǒng)的上位機管理軟件的功能以及下位機硬件配置,并形成系統(tǒng)總體框架.接著就軟件實現(xiàn)的幾個主要部分——系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理、任意形狀產(chǎn)品圖形信息的導入、產(chǎn)品排樣優(yōu)化以及上位機與下位機通信接口的實現(xiàn)分別作了詳細的論述.而對下位機部分則主要介紹其電控系統(tǒng)設備的組成、強弱電控制系統(tǒng)的設計、控制過程中數(shù)據(jù)的相互傳遞等,并就系統(tǒng)運行時PC機、CNC及PLC三者如何相互配合實現(xiàn)回原點動作、手動操作、自動切割等關(guān)鍵過程作了完整的解釋.同時,該文就玻璃切割系統(tǒng)的核心技術(shù)——型材的優(yōu)化問題作了專門的研究,分別提出了一種基于直觀啟發(fā)式思維的實用算法和基于降維數(shù)學模型的近似算法,并對幾種典型的現(xiàn)代化算法在本優(yōu)化問題中的應用前景作了簡要介紹.最后,該文簡要介紹了系統(tǒng)調(diào)試過程,以及投入運行的主要操作界面及操作流程,并提出了一些針對系統(tǒng)改進和擴展的建議和方案.
上傳時間： 2013-06-17
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開關(guān)磁阻電機(SwitchedReluctanceMotor，SRM)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、效率高和成本較低等優(yōu)點，在很多領(lǐng)域都顯示出強大的競爭力，但是位置傳感器的存在不僅削弱了SRM結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)勢，而且降低了系統(tǒng)高速運行的可靠性，增加了成本，探索實用的無位置傳感器檢測轉(zhuǎn)子位置的方案成為開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)(SwitchedReluctanceMotorDrive，SRD)研究的熱點。SRM高度非線性的電磁特性決定了在精確的數(shù)學模型基礎(chǔ)上實現(xiàn)無位置傳感器控制十分困難，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡的出現(xiàn)為解決這個問題提供了新的思路。徑向基函數(shù)(RadialBasisFunction，RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡是一種映射能力極強的前向型神經(jīng)網(wǎng)絡，具有收斂速度快、全局逼近能力強等優(yōu)點。本文提出一種利用自適應RBF神經(jīng)網(wǎng)絡對SRM進行控制的新方法，所采用的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡以電機繞組的相電流、磁鏈作為輸入，轉(zhuǎn)子位置作為輸出，通過離線和在線相結(jié)合的方法對網(wǎng)絡進行訓練，建立SRM電流、磁鏈與轉(zhuǎn)子位置之間的非線性映射，從而實現(xiàn)SRM的無位置傳感器控制。 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控制效果良好，但當被控對象具有高度非線性和不確定性時，僅靠PID調(diào)節(jié)效果不好。對于SRM，它的電磁關(guān)系高度非線性，固定參數(shù)的PID調(diào)節(jié)器無法得到很理想的控制性能指標。論文提出了一種基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡在線辨識的SRM單神經(jīng)元PID自適應控制新方法。該方法針對開關(guān)磁阻電機的非線性，利用具有自學習和自適應能力的單神經(jīng)元來構(gòu)成開關(guān)磁阻電機的單神經(jīng)元自適應控制器，不但結(jié)構(gòu)簡單，而且能適應環(huán)境變化，具有較強的魯棒性。同時構(gòu)造了一個RBF網(wǎng)絡對系統(tǒng)進行在線辨識，建立其在線參考模型，由單神經(jīng)元控制器完成控制器參數(shù)的自學習，從而實現(xiàn)控制器參數(shù)的在線調(diào)整，能取得更好的控制效果。 仿真及實驗結(jié)果表明，自適應RBF神經(jīng)網(wǎng)絡能夠?qū)崿F(xiàn)電機的準確換相，從而實現(xiàn)了電機的無位置傳感器控制；基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡在線辨識的單神經(jīng)元自適應控制能夠達到在線辨識在線控制的目的，控制精度高，動態(tài)特性好，具有較好的自適應性和魯棒性。
標簽： RBF PID 控制 神經(jīng)網(wǎng)絡
上傳時間： 2013-04-24
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永磁同步電機(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應用前景廣闊的電機。永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)是以永磁同步電機為控制對象，采用變壓變頻技術(shù)對電機進行調(diào)速的控制系統(tǒng)。因其具有能耗低、可靠性高、控制精確等優(yōu)點，在許多領(lǐng)域得到廣泛的應用。然而，轉(zhuǎn)子無阻尼繞組的PMSM的采用變頻技術(shù)開環(huán)運行時，系統(tǒng)不太穩(wěn)定，電機效率有所下降，轉(zhuǎn)子溫升高，易造成釹鐵硼永磁體退磁，危及電機安全運行，有時甚至還會出現(xiàn)失步現(xiàn)象，系統(tǒng)無法運行。PMSM控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行控制都是建立在閉環(huán)控制基礎(chǔ)之上的，因此如何獲取轉(zhuǎn)子位置和速度信號是整個系統(tǒng)中相當重要的一個環(huán)節(jié)。當前，在大多數(shù)調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)中，最常用的方法是在轉(zhuǎn)子軸上安裝位置傳感器。但這些傳感器增加了系統(tǒng)的成本，降低了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。因此，在一些特殊及控制精度要求不很高的場合，無傳感器控制將會得到廣泛的應用。它通過測量電動機的電流、電壓等可測量的物理量，通過特定的觀測器策略估算轉(zhuǎn)子位置，提取永磁轉(zhuǎn)子的位置和速度信息，完成閉環(huán)控制。本文以無位置傳感器PMSM控制系統(tǒng)作為研究對象，介紹了永磁同步電機的結(jié)構(gòu)及其數(shù)學模型，詳細地闡述了空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)的理論基礎(chǔ)及其波形的產(chǎn)生機制，并對閉環(huán)控制策略進行了研究。鑒于數(shù)字信號處理器(DSP)TMS320LF2407控制芯片出色的性能和豐富的外設資源，使用該芯片設計了控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，通過對整個控制系統(tǒng)的試驗調(diào)試，實現(xiàn)了永磁同步電機的無位置傳感器控制。 本文借助于MATLAB建立了永磁同步電機的仿真數(shù)學模型，并根據(jù)空間矢量脈寬調(diào)制的工作原理，構(gòu)建了永磁同步電機調(diào)速控制系統(tǒng)的仿真模型。系統(tǒng)采用αβ定子靜止坐標系下的數(shù)學模型，依據(jù)滑模變結(jié)構(gòu)控制原理，對永磁電機的轉(zhuǎn)子位置角θe和轉(zhuǎn)速ωe進行實時在線估算，不斷修正估算位置^θe，控制定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場垂直并保持與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電機的閉環(huán)調(diào)速運行。理論分析和仿真結(jié)果表明，所提出的永磁同步電機無傳感器控制方法具有較強的魯棒性和令人滿意的性能。
上傳時間： 2013-04-24
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本課題以AD 公司的ADMCF328 為控制核心，并以此為基礎(chǔ)，進行了數(shù)字化直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的研究。 首先，本課題用MATLAB/SUMULINK 對一般的直接轉(zhuǎn)矩控制進行了仿真， 然后又與基于模糊控制的直接轉(zhuǎn)矩仿真結(jié)果進行了比較。結(jié)果表明，加了模糊控制器的控制系統(tǒng)可以直接改善控制系統(tǒng)的質(zhì)量。 然后，作者又提出了MRAS 的具體實現(xiàn)方法，此實現(xiàn)方法在SIMULINK 中進行了仿真。 最后，在實驗室中又真正實現(xiàn)了直接轉(zhuǎn)矩的異步機控制。
上傳時間： 2013-07-14
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