伺服系統(tǒng)是一種輸出能夠快速而精確地響應外部的輸入指令信號的控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)在工業(yè)控制和家用電氣、航空航天等領域的應用越來越廣泛。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對伺服設備的性能也提出了越來越高的要求。因此，研制高性能、高可靠性的交流伺服系統(tǒng)有著十分重要的現(xiàn)實意義。 在伺服領域，永磁同步電機在結(jié)構(gòu)特點和運行方式上具有比其它類型的傳統(tǒng)伺服電機更為優(yōu)秀的運行性能和更廣泛的適用范圍，被越來越多的應用到交流伺服系統(tǒng)。以數(shù)字信號處理技術為基礎、以永磁同步電機為執(zhí)行電機，采用高性能控制策略的全數(shù)字化永磁同步交流伺服控制系統(tǒng)必將成為伺服控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。 本論文在研究永磁同步電動機運行原理的基礎上，詳細討論了磁場定向矢量控制理論，確定了id=0的控制策略和空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的電壓調(diào)制方法。本文采用TI公司生產(chǎn)的專門用于電機控制的數(shù)字信號控制芯片DSP(TMS320LF2407A)作為控制系統(tǒng)核心處理芯片，設計了一套基于DSP的全數(shù)字永磁同步電動機伺服控制系統(tǒng)。論文詳細論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設計和調(diào)試，包括功率驅(qū)動電路，供電電路與電源電路以及傳感器電路等等。軟件開發(fā)均在TI的CCStudl02.2集成開發(fā)環(huán)境下完成，軟件采用匯編語言編寫，完成了主程序模塊和子程序模塊設計，實現(xiàn)了電流A/D采樣、模型切換、轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)等功能，實現(xiàn)了位置、速度和電流雙閉環(huán)矢量控制，同時給出了主程序和各個子程序模塊的流程圖。 實驗結(jié)果表明，基于DSP實現(xiàn)的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)具有響應速度快、速度超調(diào)小、轉(zhuǎn)矩脈動小等特點，具有良好的動靜態(tài)特性以及較高的精度。基本達到了課題預期的效果，從而證明了系統(tǒng)設計的可行性。
標簽： DSP 永磁同步電機 伺服系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-18
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近年來，多電平逆變器在高壓大容量電能變換中得到廣泛應用，而其控制策略和電路拓撲等已成為了研究熱點。相對傳統(tǒng)的兩電平逆變器，它具有效率高動態(tài)性能好，對電動機產(chǎn)生的諧波少，適合高壓大容量等優(yōu)點。但隨著電平數(shù)的增加，基本控制算法越來越復雜，同時還存在中點電壓不平衡等問題。將DSP數(shù)字控制技術應用于多電平逆變器不僅簡化了系統(tǒng)的硬件控制電路，提高了系統(tǒng)性能，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文以二極管箝位式三電平逆變器為研究對象，首先介紹了三電平逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)和工作原理，對三電平逆變器的電路方程進行了深入的分析，在開關函數(shù)的基礎上建立了三電平逆變器的數(shù)學模型。在此基礎上，對空間電壓矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）算法進行了改進，并詳細推導了該調(diào)制算法的計算公式，結(jié)合中點電位控制來確定開關矢量的作用順序，使仿真和實現(xiàn)都比較容易。然后重點分析了三電平逆變器直流側(cè)電容電壓不平衡問題產(chǎn)生的原因，提出了一種能控制逆變器直流側(cè)電容中點電位平衡的電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。最后采用MATLAB仿真軟件對所推導的三電平逆變器SVPWM調(diào)制算法和中點電位平衡控制方法進行了仿真分析，證明了該調(diào)制算法的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-05-20
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逆變電源的發(fā)展是和電力電子器件的發(fā)展聯(lián)系在一起的，隨著現(xiàn)代電力電子技術的迅猛發(fā)展，逆變電源在許多領域的應用也越來越廣泛，同時對逆變電源輸出電壓波形質(zhì)量提出了越來越高的要求。逆變電源輸出波形質(zhì)量主要包括三個方面：一是輸出穩(wěn)定精度高；二是動態(tài)性能好；三是帶負載適應性強。因此開發(fā)既具有結(jié)構(gòu)簡單，又具有優(yōu)良動、靜態(tài)性能和負載適應性的逆變電源，一直是研究者在逆變電源方面追求的目標。本文對逆變電源三閉環(huán)控制方案、輸出相位控制、逆變電源數(shù)字化控制系統(tǒng)進行研究，以期得到具有高品質(zhì)和高可靠性的逆變電源。 本文研究了單相全橋逆變電源與三相橋式逆變電源主電路參數(shù)，包括逆變器、吸收電路、驅(qū)動電路、變壓器和濾波器，并對逆變電源變壓器的偏磁產(chǎn)生原因進行了深入分析，最后給出了有效的抗偏磁措施。針對三相橋式逆變電源通常不能保證三相電壓輸出平衡，研究了一種可以帶不平衡負載的三相逆變電源。研究了逆變電源的控制原理，建立了逆變電源系統(tǒng)動態(tài)模型，在此基礎上對逆變電源的各種控制方案的性能進行了對比研究，從而確定了一種新穎的高性能逆變電源多閉環(huán)控制方案。另外，針對逆變電源輸出相位存在固有滯后問題，采用了一種利用電壓瞬時值內(nèi)環(huán)對逆變電源滯后的相角進行補償控制的策略，分析表明上述控制策略雖然有效，但無法做到輸出相角穩(wěn)態(tài)無差，對此，提出一種移相控制方案設想，相當于在原多環(huán)控制方案的基礎上加了一個相位控制環(huán)。這樣可以使逆變電源輸出相位誤差得到有效的補償，輸出相位精度更高。文章設計了逆變電源數(shù)字控制系統(tǒng)，采用TMS320LF2407A控制產(chǎn)生SPWM波，給出控制系統(tǒng)DSP程序運行流程圖，并用DSP對其進行了實現(xiàn)數(shù)字化。多環(huán)反饋控制系統(tǒng)的采用，使系統(tǒng)具有優(yōu)異的穩(wěn)態(tài)特性、動態(tài)特性和對非線性負載的適應性，使逆變電源的性能得到有效提高。
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，隨著大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，微控制器和數(shù)字信號處理器的性價比不斷提高，數(shù)字控制技術已逐步應用于大中功率高頻開關電源。相對于傳統(tǒng)模擬控制方式，數(shù)字控制方式具有電源設計靈活、外圍控制電路少、可采用較先進的控制算法、具有較高可靠性等優(yōu)點。 高頻開關電源具有體積小、重量輕、效率高、輸出紋波小等特點，現(xiàn)已逐步成為現(xiàn)代通訊設備的新型基礎電源系統(tǒng)。針對傳統(tǒng)開關電源中損耗較大、超調(diào)量較大、動態(tài)性能較差等問題，本文采用基于DSP的全橋軟開關拓撲結(jié)構(gòu)。全橋軟開關移相控制技術由智能DSP系統(tǒng)完成，采樣信號采用差分傳輸，控制算法采用模糊自適應PID算法，產(chǎn)生數(shù)字PWM波配合驅(qū)動電路控制全橋開關的通斷。在輸入端應用平均電流控制法的有源功率因數(shù)校正，使輸入電流跟隨輸入電壓的波形，從而使功率因數(shù)接近1。最后通過Matlab仿真結(jié)果表明模糊自適應PID控制算法比傳統(tǒng)PID控制算法在超調(diào)量，調(diào)節(jié)時間，動態(tài)特性等性能上具有優(yōu)越性。 論文以高頻開關電源的設計為主線，在詳細分析各部分電路原理的基礎上，進行系統(tǒng)的主電路設計、輔助電路設計、控制電路設計、仿真研究、軟件實現(xiàn)。重點介紹了高頻變壓器的設計及模糊自適應PID控制器的實現(xiàn)。并將輔助電源及控制電路制成電路板，以及在此電路板基礎上進行各波形分析并進行相關實驗。
上傳時間： 2013-04-24
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本文簡要介紹了無刷直流電動機的發(fā)展歷程和未來的發(fā)展趨勢。通過分析無刷直流電動機工作的基本原理和無刷直流電動機的數(shù)學模型，建立了基于Simulink的動態(tài)仿真模型。通過對無位置傳感器無刷直流電動機轉(zhuǎn)子位置檢測算法的分析和磁鏈與轉(zhuǎn)子位置的相應關系的分析，本文使用磁鏈關系函數(shù)判斷轉(zhuǎn)子位置的算法，并基于Simulink建立了算法模型進行仿真分析驗證，從仿真得到的結(jié)果可知，此位置檢測算法是可行的。 @@ 在文中進行了轉(zhuǎn)矩脈動原因分析，并對換相轉(zhuǎn)矩脈動進行補償。在低速時采用電流滯環(huán)進行補償，高速時采用單斬波調(diào)制方式進行補償。通過對三段式啟動方法的分析和結(jié)合本文所采用的轉(zhuǎn)子位置檢測算法，本文采用兩步啟動方式，通過仿真分析證明是可行的。分析了經(jīng)典PID調(diào)節(jié)算法和專家PID調(diào)節(jié)算法。對傳統(tǒng)PID控制中出現(xiàn)的問題，本文把變參數(shù)PID調(diào)節(jié)算法應用到無位置傳感器無刷直流電動機控制上。并建立了仿真模型，進行仿真分析。從仿真分析的結(jié)果可知其控制性能優(yōu)于傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)算法。 @@ 文中介紹了TMS320LF2407A芯片和IR2130功率集成驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)和特點。在系統(tǒng)硬件設計中以TMS320LF2407A芯片為核心，設計了控制系統(tǒng)電路、功率驅(qū)動電路、電流電壓檢測電路、功率管過電壓保護電路、啟動限流電路、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路。 @@ 在系統(tǒng)軟件設計中，主要實現(xiàn)了電機的起停、轉(zhuǎn)子位置計算、轉(zhuǎn)速計算和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的功能。用DSP實現(xiàn)脈沖調(diào)制輸出和信號采樣。 @@關鍵詞：無位置傳感器；無刷直流電動機；間接位置檢測；磁鏈關系函數(shù)
標簽： DSP 無位置傳感器 控制系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-04-24
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近幾十年來，移動通信進入了飛速發(fā)展時期，它與人們的日常生活息息相關，已經(jīng)成為了人們生活中的必需品，目前移動通信正處在由第二代向第三代過渡的階段。調(diào)制技術是移動通信中的一項關鍵技術，根據(jù)不同的無線信道的特點選擇合適的、高效的調(diào)制方式對移動通信系統(tǒng)的性能非常重要。軟件無線電技術的出現(xiàn)對于移動通信的發(fā)展起到了很大的推動作用，構(gòu)建一個通用的、標準的、模塊化的硬件平臺，把以前用硬件實現(xiàn)的無線電功能用軟件來實現(xiàn)，大大地提高了通信系統(tǒng)的靈活性。用軟件無線電技術實現(xiàn)的數(shù)字調(diào)制靈活性好，可以通過空中下載實現(xiàn)不同的調(diào)制方式，從而適應不同的通信體制。 在閱讀了大量數(shù)字調(diào)制和軟件無線電的國內(nèi)外文獻的基礎上，本文深入研究了各種數(shù)字調(diào)制方式的原理以及優(yōu)缺點，設計了一個軟件無線電平臺以實現(xiàn)相應的數(shù)字調(diào)制。該平臺以TI公司的DSP芯片TMS320VC5416為核心部分進行信號的處理用于實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制算法，在外圍電路上擴展了ADC、DAC芯片分別構(gòu)成前向數(shù)據(jù)采集模塊和后向調(diào)制信號處理模塊，同時用CPLD來構(gòu)成邏輯控制模塊，主要實現(xiàn)地址分配、提供接口控制信號、輸入信息檢索功能、譯碼功能和分頻功能。在軟件設計方面，本設計分為整體邏輯控制和數(shù)字調(diào)制算法實現(xiàn)兩部分。在整體邏輯控制部分主要是針對CPID模塊進行整體邏輯控制的設計，在數(shù)字調(diào)制算法部分主要是在DSP模塊實現(xiàn)ASK、FSK、QPSK等數(shù)字調(diào)制算法的設計。 本軟件無線電平臺具有處理速度快、實時操作性強、存儲大量數(shù)據(jù)等優(yōu)點。 關鍵字：軟件無線電；數(shù)字調(diào)制；DSP；CPLD
標簽： DSP 軟件無線電 數(shù)字調(diào)制
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展和電力電子技術的廣泛應用，電能污染日益嚴重，電能質(zhì)量問題已經(jīng)成為電力部門及電力用戶越來越關注的問題。電能質(zhì)量的各項指標若偏離正常水平過大，會給發(fā)電、輸變電和用電設備帶來不同程度的危害。電能質(zhì)量的好壞直接關系到國民經(jīng)濟的總體效益，因此對電能質(zhì)量進行檢測和分析從而提高和改善電能質(zhì)量具有非常重要的意義。 本文首先介紹了電能質(zhì)量的基本概念，對各種電能質(zhì)量問題的分類、特征及產(chǎn)生原因和危害作了詳細的闡述。通過對電能質(zhì)量各項指標（供電電壓偏差、頻率偏差、公用電網(wǎng)諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變）的分析，以傳統(tǒng)的傅立葉變換理論為基礎，針對目前電能質(zhì)量分析的難點即對突變的、暫態(tài)的、非平穩(wěn)的信號的檢測與分類，提出了基于快速傅立葉變換的暫態(tài)電能質(zhì)量分析方法。 在系統(tǒng)的研究了電能質(zhì)量分析的相關理論和檢測技術的基礎上，針對電能質(zhì)量分析系統(tǒng)中需要支持復雜算法和保持實時性的特殊要求，研制了基于DSP與ARM構(gòu)架的嵌入式電能質(zhì)量分析系統(tǒng)的硬件平臺和軟件系統(tǒng)。重點分析了DSP與ARM的選型依據(jù)、結(jié)構(gòu)特點、具體應用等。并且詳細的介紹了硬件平臺的各部分組成和電路原理圖。隨后，提出了該裝置軟件部分設計思想，其中重點介紹了DSP部分的FFT算法設計、ARM部分的UC/OS-II操作系統(tǒng)移植和MiniGUI圖形界面開發(fā)。最后對論文的主要工作進行了總結(jié)，對以后可深入研究的方向進行了展望。 關鍵詞：電能質(zhì)量；傅立葉變換；快速傅立葉變換；UC/OS-Ⅱ；MiniGUI
上傳時間： 2013-06-15
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應用于電動汽車驅(qū)動領域的永磁同步電機交流驅(qū)動系統(tǒng)是由永磁同步電機、電力電子技術和控制技術相結(jié)合而形成的新型交流驅(qū)動系統(tǒng)。因其具有良好的運行性能而成為當代電氣傳動領域研究的熱點之一。 永磁同步電機是一個多變量、非線性、高強耦合的系統(tǒng)，其輸出轉(zhuǎn)矩與定子電流不成正比，而是復雜的函數(shù)關系，因此要得到好的控制性能，需要進行磁場解耦。矢量變換控制技術正好適用于永磁同步電機的這種特點。 本文在數(shù)字電機控制專用DSP芯片TMS320LF2407的基礎上，以永磁同步電機為研究對象，對其矢量控制技術進行了研究和設計。 首先課題根據(jù)永磁同步電機實際物理模型，分析推導得到了永磁同步電機的三相靜止坐標系下及兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型。 接著課題對永磁同步電機運行特性進行了分析和研究。在此基礎上，課題提出了一種新型的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)上，課題提出了應用不同矢量控制策略的矢量控制方法，并對其做了仿真驗證。 結(jié)果表明，課題設計的系統(tǒng)以及應用不同矢量控制策略的矢量控制方法準確可行。 這個控制系統(tǒng)便于實現(xiàn)多種矢量控制方法，為永磁同步電機擴速增效提供了理論平臺。 在理論分析、仿真通過基礎上，課題對驅(qū)動系統(tǒng)的硬件和軟件兩個方面進行了具體的設計。 課題完成了DSP控制系統(tǒng)關鍵硬件電路的設計，并設計制作了一塊應用SCALE模塊的IGBT驅(qū)動電路，此驅(qū)動電路響應迅速、抗干擾性強，驅(qū)動性能優(yōu)越。此外，課題完成了永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)全數(shù)字化設計，調(diào)試通過了速度位置檢測、電流檢測、PI調(diào)節(jié)、坐標變換等應用模塊。 課題最后對整個系統(tǒng)的做了全面的總結(jié)，并對今后的工作方向進行了展望。
上傳時間： 2013-06-22
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人臉檢測和定位是在圖像中進行人臉檢測,以及確定圖像中人臉的位置、大小、個數(shù)等信息,最初作為自動人臉識別系統(tǒng)的定位環(huán)節(jié)被提出,近年來由于其在安全訪問、智能監(jiān)測、虛擬現(xiàn)實、基于內(nèi)容的檢索和新一代人機界面等領域的應用需求,作為一個獨立的課題也備受研究者的重視。 論文針對人臉檢測定位和識別技術在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特殊應用,進行人臉檢測和定位算法研究,并將這些算法通過DSP進行實現(xiàn)。論文工作如下： 1.本文針對人臉檢測和定位問題,提出了基于YUV色彩空間的膚色檢測的改進算法,通過在YUV空間對人臉膚色的聚類分析,建立了YUV膚色模型。仿真結(jié)果表明,該模型可以有效地檢測到圖像中的膚色區(qū)域,為人臉的粗定位奠定了基礎。 2.針對圖像中膚色不一定是人臉的問題,在人臉檢測時,利用膚色確定候選區(qū)域,再利用一些規(guī)則對人臉候選區(qū)域進行判別或合并。針對圖像只中存在一個人臉的情況,采用改進的坐標軸投影方法進行單個人臉的檢測定位；針對圖像中存在多個人臉的情況,利用改進的區(qū)域標定算法進行多個人臉的檢測定位,使得算法能夠完成單人臉檢測和多人臉的檢測定位,仿真結(jié)果表明了算法的有效性。 3.論文提出了通過DSP圖像處理系統(tǒng)實現(xiàn)以上算法的過程,首先在MATLAB環(huán)境研究算法,然后進行算法的DSP移植,采用了有利于DSP處理的圖像存儲格式和算法結(jié)構(gòu),改善了算法的實時性。實際測試結(jié)果表明了算法在DSP上實現(xiàn)的正確性和可行性。 基于DSP的人臉檢測和定位算法的實現(xiàn),對監(jiān)控系統(tǒng)的智能化發(fā)展具有重要的實際意義。
上傳時間： 2013-05-22
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勵磁系統(tǒng)是電力系統(tǒng)控制的重要組成部分，它直接影響著發(fā)電機的運行可靠性、經(jīng)濟性和電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。勵磁系統(tǒng)性能的優(yōu)化與控制策略的研究，對發(fā)電機乃至整個電力系統(tǒng)的安全運行具有決定性的意義。 本文針對300MW同步發(fā)電機的技術特點，全面論述了勵磁系統(tǒng)主電路拓撲及輔助電路的工作原理。為提高勵磁系統(tǒng)的控制精度與實時性，本文以16位DSP為控制核心，對勵磁調(diào)節(jié)單元軟硬件的實現(xiàn)進行研究，以滿足發(fā)電機在不同運行工況下對勵磁系統(tǒng)控制性能的要求。 其次，本文在詳細闡述PID+PSS控制和線性最優(yōu)勵磁控制理論的基礎上，客觀分析了兩種控制方式的優(yōu)點與不足，綜合二者的優(yōu)點引出了綜合勵磁控制的研究方法并在微機上成功實現(xiàn)。通過實驗發(fā)現(xiàn)，綜合勵磁控制器的性能更優(yōu)越，其提高了勵磁系統(tǒng)的控制精度，改善了機組運行的穩(wěn)定性。同時針對單參量PSS存在反調(diào)的不足，進行了算法改進，給出了加速功率型PSS的數(shù)學推理與軟件實現(xiàn)；根據(jù)機組的運行結(jié)果可知，該算法的改進不僅解決了傳統(tǒng)PSS的反調(diào)問題，而且優(yōu)化了PSS抑制低頻振蕩的性能。 最后，本文利用發(fā)電機park微分方程，推導了發(fā)電機起勵與滅磁的數(shù)學方程。在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下，建立了起勵與滅磁的仿真模型。給出了發(fā)電機自并起勵、他勵起勵和故障滅磁的仿真結(jié)果，并對結(jié)果進行客觀地分析，得出了有用的結(jié)論。
上傳時間： 2013-04-24
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