開關磁阻電機驅動系統(SRD)是一種新型交流驅動系統,以結構簡單、堅固耐用、成本低廉、控制參數多、控制方法靈活、可得到各種所需的機械特性,而備受矚目,應用日益廣泛.并且SRD在寬廣的調速范圍內均具有較高的效率,這一點是其它調速系統所不可比擬的.但開關磁阻電機(SRM)的振動與噪聲比較大,這影響了SRD在許多領域的應用.本文針對上述問題進行了研究,提出了一種新型齒極結構,可有效降低開關磁阻電機的振動與噪聲.通過電磁場有限元計算可看出,在新型齒極結構下,導致開關磁阻電機振動與噪聲的徑向力大為減小,尤其是當轉子極相對定子極位于關斷位置時,徑向力大幅度地減小,并改善了徑向力沿定子圓周的分布,使其波動減小,從而減小了定子鐵心的變形與振動,進而降低了開關磁阻電機的噪聲.靜態轉矩因轉子極開槽也略微減小,但對電機的效率影響不大.開關磁阻電機因磁路的飽和導致參數的非線性,又因在不同控制方式下是變結構的.這使得開關磁阻電機的控制非常困難.經典的線性控制方法如PI、PID等方法用于開關磁阻電機的控制,效果不好.其它的控制方法如滑模變結構控制、狀態空間控制方法等可取得較好的控制效果但大都比較復雜,實現起來比較困難.而智能控制方法如模糊控制本身為一種非線性控制方法,對于非線性、變結構、時變的被控對象均可取得較好的控制效果且不需知道被控對象的數學模型,這對于很難精確建模的開關磁阻電機來說尤其適用.同時,模糊控制實現比較容易.但對于變參數、變結構的開關磁阻電機來說固定參數的模糊控制在不同條件下其控制效果難以達到最優.為取得最優的控制效果,該文采用帶修正因子的自組織模糊控制器,采用單純形加速優化算法通過在線調整參數,達到了較好的控制效果.仿真結果證明了這一點.
上傳時間: 2013-05-16
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隨著煤礦高產高效技術的推廣和應用,井下長距離、大運量、大功率下運帶式輸送機的應用越來越普遍。其中,解決好傾角較大(大于6°)的下運帶式輸送機的運行制動和安全制動問題對保障全礦安全、高效生產具有重要意義。 本文在對國內外現有下運帶式輸送機制動系統的現狀分析基礎上,針對煤礦生產的特殊性,提出了基于ARM的嵌入式計算機控制液壓調速軟制動系統方案,所用元件可靠性和防爆性好,系統簡單,動態制動性能好;結合成熟的工業PID控制經驗和智能控制理論,并依據制動控制方案,設計了一種模糊自適應PID控制器用于控制電液比例調速閥的開口大小,其PID參數Kp、Ki和Kd可根據系統狀態進行在線調整,結構簡單、魯棒性強,在系統結構參數發生改變時也可獲得較好的控制效果;在基于S3C44BOX的最小ARM系統基礎上,設計了系統控制信號的輸入、輸出方式及其電路;分析了實時操作系統μC/OS-ⅡBootLoader的設計及其在S3C44BOX上的移植過程;制動系統應用軟件采用多任務機制,狀態檢測與控制任務并行運行,數據采集采用定時中斷的方式;系統可擴展性、可移植性好,控制算法容易實現多樣性且開發簡單、維護方便。 該液壓調速軟制動系統可用于大型下運帶式輸送機的正常工作制動、緊急停車和斷電防止飛車事故發生的安全制動,對輸送機的輔助啟動也起重要作用。制動力矩依據輸送機載荷大小和輸送機制動減速時速度的變化進行自動調整,制動曲線可調,輸送機減速時不產生較大沖擊、安全平穩,并按照規定的減速度大小減速停車。
上傳時間: 2013-07-09
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旋轉彎曲疲勞試驗機是測定材料機械性能的基本設備之一,應用范圍廣泛。隨著試驗機技術和微電子技術的快速發展,舊有的試驗機測控系統已逐漸不能適應廣大用戶的測試需求,迫切要求新一代試驗機測控系統向數字化、智能化、集成化方面邁進。 本課題研究的主要任務是在分析和總結國內外同類試驗機測控系統技術現狀的基礎上,吸收先進的微電子技術和試驗機控制技術,開發一套新型的基于ARM微處理器的旋轉彎曲疲勞試驗機測控系統。論文圍繞這個任務,主要進行了如下幾個方面的研究工作: 1.分析旋轉彎曲疲勞試驗機的系統工作原理與測量參數,制定試驗機測控系統的總體設計方案,并對測控系統中ARM主控制器要實現的功能進行具體分析。 2.依照總體方案,設計出以32位ARM微處理器LPC2210為核心的主控制器,對系統測量模塊、驅動模塊及外圍電路進行了電路設計;分析系統交流驅動單元的工作原理,并對ARM實現系統交流電機的調速控制作出具體闡述。 3.針對系統交流電機的調速控制,在建立交流系統數學模型的基礎上,采用一種基于現代控制理論的矢量控制算法并附以PID控制策略來實現無級精度調速。 4.移植實時嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ至LPC2210,編寫啟動代碼和主任務程序,對各任務模塊設計用戶應用程序,并對上位機的軟件系統設計進行結構規劃。 5.對基于ARM的旋轉彎曲疲勞試驗機測控系統進行軟硬件調試,并完成部分試驗。
上傳時間: 2013-06-06
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比例-積分-微分(PID)是過程控制中最常用的一種控制算法。算法簡單而且容易理解,應用十分廣泛。但由于應用領域的不同,功能上差別很大,系統的控制要求及關心的控制對象也不相同。數字PID控制比連續PID控制更為優越,因為計算機程序的靈活性,很容易克服連續PID控制中存在的問題,經修正而得到更完善的數字PID算法。本文以三相全控整流橋阻性負載為實際電路,控制主電路電壓,旨在提出一種智能數字PID控制系統的設計思路,并給出了詳細的硬件設計及初步軟件設計思路。 PID控制系統采用高性能、低功耗的ARM微處理器S3C44BO作為核心處理單元,內部的10位ADC作為信號采集模塊,采用了矩陣鍵盤和640*480的液晶作為人機接口;串口作為通信模塊實現了上位機的監控。采用芯片內部自帶的PWM模塊,輸出16M Hz PWM信號并經過一階低通濾波器得到0~5V的控制信號用于觸發主電路控制器,實現PID整定。 軟件方面,分析和研究了uC/OSⅡ的內核源碼,實現了其在32位微處理器上的移植,作為管理各個子程序執行的系統軟件。選用了圖形處理軟件uC/GUI用于完成LCD顯示及控制。PID算法采用了增量式數字PID算法,采用規一化算法進行參數選取。上位機部分采用了C#語言進行編寫。另外,采用了RTC(Real Time Clock)作為系統時鐘,可以實現系統的定時運行、定時模式切換等。在上位機上也可以方便的控制程序的執行,實現遠程監控。 在論文的最后詳細的介紹了智能PID控制系統在三相全控橋主電路中的具體應用??偨Y了調試中遇到的問題,對今后工作中需要進一步改善和探索的地方進行了展望。
上傳時間: 2013-08-01
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汽車防抱死制動控制系統(ABS)是改善汽車主動安全性的重要裝置,在汽車日益普及的今天,它的應用更為廣泛和具有重要意義。作為制動系統中的閉環控制裝置,它能防止制動過程中的車輪抱死,以保持車輛的方向穩定性和減少輪胎磨損。ABS的主要部件有:液壓調節器、輪速傳感器和用于信號處理、觸發報警燈和控制液壓調節器的ECU。 本文首先簡要介紹了ABS的發展歷史和基本功能,整個系統的基本結構及其控制原理。利用MATLAB/Simulink建立各部件的模型,包括單輪旋轉動力學模型、1/2車輛縱向動力學模型、7自由度整車模型、車輛制動器模型。 分析ABS控制方法,建立ABS滑模變結構控制系統模型。將滑模變結構控制和傳統邏輯門限控制進行比較。在高附著系數路面上可以看出滑模變結構控制較傳統邏輯門限控制能進一步縮短制動距離。進一步地,利用相同制動力在不同附著系數路面上引起的車輪角減速度不同的特點,在線修正目標滑移率,仿真結果顯示獲得了更好的制動效果。 根據防抱死制動系統的工作原理,以ARM單片機LPC2292為核心,完成了輪速信號調理電路、電磁閥和回液泵電機驅動電路等電路的設計,闡述了ABS各功能模塊軟件的設計思想和實現方法,完成了防抱死制動系統的硬件和軟件設計。 最后,自主設計的控制器在某車型上進行了替換試驗。 試驗結果表明:自主開發的ABS控制器滿足了制動防抱死功能的需要,各項試驗指標皆與原裝ABS接近。
上傳時間: 2013-04-24
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電液控制作為液壓控制的一個新分支,因為其本身的特點正得到越來越廣泛的應用。電液控制系統的發展對電液控制技術提出了更高的要求,這必將促進電液控制技術的發展。本文在教研室多年電液控制經驗的基礎上,提出開發通用型電液系統數字控制器。 通過對電液控制技術的研究,了解電液系統的一般構成,結合多個具體實例,本文提出數字式電液控制器概念,以ARM微處理器為硬件核心,采用多種智能控制算法解決電液系統閉環控制問題。 數字控制器以PHILIPS公司的32位ARM7微處理器LPC2292為硬件核心,配有高速AD、DA轉換器。硬件設計注重通用性,具有多種輸入、輸出通道,可以采集和輸出多種、多個模擬量信號和數字量信。具有多種通信接口,可以實現近距離監控或者遠距離操控。人機交互通道豐富,具有報警、狀態指示、參數顯示等功能。采用光電隔離、獨立電源、屏蔽外殼等措施保證控制器具有良好的穩定性、可靠性。軟件設計采用UC/OS-II嵌入式操作系統,內部集成多種智能控制算法,保證電液系統閉環控制取得良好的效果。開發模擬試驗系統,可以模擬電液系統現場的各種信號和閉環回路,實現實驗室調試。采用Visual Basic開發上位機軟件,配合控制器完成參數修改、保存,繪制實時監控曲線,控制硬件等功能。 控制器解決了電液系統多樣性難題,客服模擬控制的缺點。研發出模糊自整定PID算法,它成功解決了閉環控制過程中設定信號不斷變化的難題。經過多次現場調試,目前控制器已經成功應用于國內多家企業的輪胎耐久性試驗機和密煉機兩種電液系統,在這兩種系統中成功取代進口國外模擬控制器,并且控制效果好于國外模擬控制器。關鍵詞:電液系統;ARM7;UC/OS-II;模糊自整定
上傳時間: 2013-05-31
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這篇論文在系統分析國內外雷達伺服控制系統研究現狀的基礎上,選定以ARM為內核的基于ARM+FPGA的雷達伺服控制器為研究對象。 首先,根據雷達伺服控制系統功能要求與性能指標,進行系統的硬件設計:選擇基于ARM920T的S3C2410和Altera公司的FPGA芯片EP1C12Q240作為主控芯片,ARM與FPGA的連接形式采用中斷+存儲器的形式;將ARM與FPGA上多余的引腳引出作為將來升級的需要;還畫出ARM+FPGA的雷達伺服控制器的系統圖并制作了PCB板。 其次,選用PID對伺服系統進行控制,模糊神經網絡綜合了模糊控制和神經網絡的優點,并利用模糊神經網絡算法對PID參數進行在線調整。用Matlab7.1進行仿真,其結果表明:該控制算法對系統具有良好的控制效果,性能較常規PID得到較大改善。 最后,根據FPGA在伺服系統主要任務,用VHDL語言和原理圖在FPGA芯片中分別編制實現DAC0832接口控制功能、光電編碼器與脈沖發生電路的程序代碼;并在Quartus II6.0環境下通過仿真,且得到仿真的波形符合系統功能要求。采用C語言編寫在ARM中實現模糊神經網絡PID控制算法的代碼,通過CodeWarrior for ARM的編譯無誤后,生成可執行文件.axf,,調用AXD進行在線仿真調試。仿真結果表明:模糊神經網絡PID算法對伺服系統能夠進行有效控制。 結果表明:ARM作為伺服控制器的內核,其性價比與集成度高:用FPGA芯片實現接口電路使伺服控制器的可靠性高、速度快、可配置及連接方式靈活。因此采用基于ARM+FPGA的雷達伺服控制器,提高了系統的開放性、實時性、可靠性,降低了系統功耗,具有重要的應用價值。
上傳時間: 2013-06-30
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開關磁阻電機是電機技術與現代電力電子技術、微機控制技術相結合的產物,既具有結構簡單堅固、成本低、容錯能力強,耐高溫等優點,又在高度發展的電力電子和微機控制技術的支持下獲得了良好的可控性能,目前己經在多個工業部門得到應用。因此,開關磁阻電機在驅動調速領域有著良好的發展前景。本論文在對前人成果的廣泛了解和研究基礎上,以philip公司生產的LPC2101為主控芯片,充分利用其高速運算能力和面向電機控制的高效控制能力,設計并制作了SRM控制器與系統軟件。本文以開關磁阻電機的調速控制策略及其控制實現方法為主要研究內容,對開關磁阻電機的數學模型、功率變換器技術、控制策略、控制方案的實現進行了全面深入的研究。 全文的研究工作分為五個部分,第一部分介紹了開關磁阻電機調速系統的構成及基本工作原理,綜述了開關磁阻電機的國內外發展現狀、特點及研究動向,總結了開關磁阻電機系統存在的技術問題,提出了本文的研究目的和主要研究內容。 第二部分引用并討論了SR電動機的基本數學模型和準線性數學模型,然后基于此重點分析了與電動機運行特性密切相關的相電流波形與轉子角位移的函數關系,最后根據課題所關心的控制系統設計,在理論分析的基礎上提出了SR電動機控制方案并進行了原理性分析,對SR電動機各個運行階段的特點進行分析并初步提出控制方案。 第三部分對SR電動機調速系統的硬件設計進行了詳細說明,主要包括以LPC2101為核心的控制系統的研究與設計,根據SR電機的控制特點,盡可能地開發了LPC2101的硬件資源和軟件資源,使控制系統具有很高的控制精度和靈活性,然后對功率變換器進行了設計和制作,分析了各種主電路形式的優缺點,采用了新型IGBT功率管作為主開關元器件,使功率變換器結構得到簡化,設計了IGBT的功率驅動電路,并專門設計了電壓鉗位電路和諸如過壓、過流保護等保護單元,保證了整個系統安全可靠地運行,然后分析了SR電動機控制系統位置傳感器檢測電路設計、電流及電壓斬波電路設計、電流檢測及保護電路設計等。 第四部分主要介紹了系統的總體控制思想,分析了各個運行階段的控制策略,對控制策略的軟件實現進行了設計,并給出了軟件實現的具體流程圖,直觀地體現了軟件編程思想。最后,對系統進行了實驗研究及分析。目前,該控制系統已調試完畢,基本實現預期功能。 本文對以ARM為控制核心的開關磁阻電動機控制系統進行了研究,得出了基于有位置傳感器檢測的控制方案。針對SR電機的控制特點,充分利用了ARM的硬件資源,采用PID數字調節,發出相通斷信號和PWM信號,并和電流、電壓等保護信號相結合,實現對主功率元件的通斷控制。并且設計了相應的外圍硬件檢測、保護、控制及人機接口電路,使控制系統結構緊湊,可靠性高;系統的控制軟件設計,采用模塊化的程序設計方法,增強了系統的可讀性及可維護性,實現了一種電壓斬波和電流斬波控制相結合的控制方式;結合系統的硬件設計,開發了相應的軟件模塊,使系統具有完善的保護和控制性能。 本系統經過試驗,調速范圍可達100~2000轉/分,效率較高,性能優良,驗證了控制思想和控制方法的正確性。
上傳時間: 2013-04-24
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本文對基于ARM的可編程控制器進行了研究。本文研制的可編程控制器配置簡單,擴展方便,抗干擾能力強,可靠性高。能夠采集4~20mA/0~5V的模擬量以及12路開關量;輸出1路-10~+10V、4路0~5V與2路0~20mA的模擬量以及8路開關量;能夠采集6路溫度信號:可以應用于開關量的邏輯控制;能實現簡單的PID控制:并配有RS232串行通信接口以及CAN總線通信接口,能滿足基本工業控制的要求。
上傳時間: 2013-04-24
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本文將EDA技術與傳統的控制理論相結合,研制了一種全新的基于FPGA技術之上的PID和模糊控制器,并加以優化后應用于FESTO液位控制系統上.該控制器基于PLD組成的系統,很自然地避開CPU的程序跑飛、死循環、復位不可靠等缺點,最大程度的提高設計效率和系統的可靠性;同時相對于傳統的硬件控制器而言,它的高集成度所需較少外圍電路,降低設計成本,為控制器地實現提供了一種新方案.此外,本文的模糊控制器對傳統規則表進行改進,在被控量接近穩態值時規則表部分自適應于具體的期望值,消除了穩態值附近的震蕩,大大提高了系統的穩定性.
上傳時間: 2013-06-21
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