交流伺服技術(shù)是研制開發(fā)各種先進(jìn)的機電一體化設(shè)備，如工業(yè)機器人、數(shù)控機床、加工中心等的關(guān)鍵性技術(shù)，但是要提高交流伺服系統(tǒng)的控制性能關(guān)鍵在于伺服控制器對電機動態(tài)和靜態(tài)響應(yīng)的控制，要獲得良好的電機動、靜態(tài)性能關(guān)鍵在于伺服控制器的控制算法。為此，本文開展了主要針對電機控制算法中的PID控制器參數(shù)整定算法研究。研究工作是基于黑龍江省科技攻關(guān)項目為支撐。 本論文在查閱大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，掌握了系統(tǒng)構(gòu)成和基本控制原理，并分析了國內(nèi)交流伺服存在的問題，設(shè)計了基于TI公司電機數(shù)字化控制芯片TMS320F2812的交流伺服控制器的控制單元；基于三菱公司智能化功率器件IPM設(shè)計了控制器的功率單元；以及電源單元和相關(guān)電路的保護(hù)單元。 基于電機矢量控制原理，構(gòu)建了永磁同步電機的矢量控制模型，在原有研究的基本PID控制基礎(chǔ)上，根據(jù)模糊控制的基本原理，研究了應(yīng)用于電機控制的模糊參數(shù)自整定PID控制器設(shè)計原理，構(gòu)建模糊參數(shù)自整定PID控制器的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行該系統(tǒng)的仿真研究和實際應(yīng)用程序設(shè)計。 本文的重點是闡述模糊參數(shù)自整定PID控制器的設(shè)計原理和方法，利用基于模糊參數(shù)自整定PID控制器的交流伺服系統(tǒng)仿真模型，應(yīng)用Matlab/Simulink仿真軟件平臺驗證模型和算法的正確性，并與常規(guī)PID控制性能進(jìn)行對比分析。在實際硬件平臺驗證了本文提出算法的可行性和正確性。 通過仿真和實際結(jié)果對比得出結(jié)論，模糊參數(shù)自整定PID控制器可以提高交流伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能。
上傳時間： 2013-04-24
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無功補償對于現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運行與穩(wěn)定性來說是必不可少的。靜止無功發(fā)生器(SVG)經(jīng)過了三十多年的發(fā)展,已經(jīng)在無功補償技術(shù)上得到廣泛的應(yīng)用。它具備優(yōu)越的動態(tài)性能,可以大大提高電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性,進(jìn)而提高電力系統(tǒng)的輸電能力。在我國,充分發(fā)揮SVG的作用,顯得尤為迫切。 本文論述了SVG的發(fā)展概況,研究了SVG的工作原理,對大容量的主電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較分析,并在此基礎(chǔ)上建立了SVG的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型和標(biāo)幺值數(shù)學(xué)模型。然后,闡述了瞬時無功功率理論,給出了無功電流檢測的具體算法,并利用MATLAB仿真軟件對該算法進(jìn)行了仿真實現(xiàn)。接下來研究比較了SVG的兩種傳統(tǒng)控制策略,介紹了幾種PWM觸發(fā)技術(shù),其中著重研究了空間矢量PWM(SVPWM)的算法。利用MATLAB仿真軟件對基于傳統(tǒng)電流間接閉環(huán)控制算法的SVG進(jìn)行了系統(tǒng)級仿真實現(xiàn),在與電流直接控制的SVG仿真結(jié)果做對比后,指出各自的補償特點。文章重點在結(jié)合以上算法各自的優(yōu)缺點、電網(wǎng)本身的大擾動和電力系統(tǒng)對SVG控制性能的嚴(yán)格要求后,給出了一種新型電壓電流雙閉環(huán)的控制方法。其中電流內(nèi)環(huán)采用瞬時無功電流的PI反饋控制,PI值根據(jù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型中iq△δ的比例關(guān)系,采用了齊格勒-尼柯爾斯法則進(jìn)行整定；而電壓外環(huán)則采用系統(tǒng)動態(tài)電壓的智能遺傳PI反饋控制,利用智能遺傳算法對PI值進(jìn)行整定。用MATLAB/SIMULINK分別對兩個環(huán)節(jié)的控制算法進(jìn)行了仿真,并針對外環(huán)控制器的遺傳PI算法,與PI算法的仿真結(jié)果做了對比,證明了遺傳PI的優(yōu)越性,為基于雙閉環(huán)控制的SVG系統(tǒng)級仿真打下了基礎(chǔ)。最后,文章利用MATLAB/SIMULINK/PSB對新型電壓電流雙閉環(huán)系統(tǒng)的SVG進(jìn)行了仿真實現(xiàn),并對在電網(wǎng)不同情況下的補償效果與傳統(tǒng)電流間接控制的SVG進(jìn)行了分析與比較。仿真結(jié)果表明該控制方式具有更好的動態(tài)性能。
標(biāo)簽： 無功發(fā)生器 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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工業(yè)生產(chǎn)過程中，時滯對象普遍存在，同時也是較難控制的，尤其是大時滯對象的控制一直都是一個難題。而很多溫度控制系統(tǒng)都是屬于大時滯系統(tǒng)，常見的智能溫度控制器雖然在溫度控制的實際應(yīng)用中表現(xiàn)了比較理想的控制效果，但它仍然屬于將參數(shù)整定與系統(tǒng)控制分開處理的離線整定方法，如果工況發(fā)生變化就必須重新調(diào)整參數(shù)。針對這一問題，為了實現(xiàn)時滯系統(tǒng)參數(shù)自整定的控制，本文將神經(jīng)網(wǎng)路控制、模糊控制和PID控制結(jié)合起來，設(shè)計了基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應(yīng)PID控制器。 首先，本論文分析了時滯系統(tǒng)的特點，討論了幾種時滯系統(tǒng)較為成熟的常規(guī)控制算法：微分先行控制算法、史密斯預(yù)估控制算法、大林控制算法，并深入研究了它們的控制性能；并且通過仿真對這三種控制方法在溫控系統(tǒng)中的控制性能進(jìn)行了比較。 其次，在分析PID參數(shù)自整定傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種改進(jìn)方法，并設(shè)計了相應(yīng)的控制器。該控制器綜合了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和PID控制各自的長處，既具備了模糊控制簡單有效的控制作用以及較強的邏輯推理功能，也具備了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的能力，同時也具備了傳統(tǒng)PID控制的廣泛適應(yīng)性。該方法不需要離線整定參數(shù)，實現(xiàn)了在線自整定參數(shù)。仿真實驗表明了該控制器對模型和環(huán)境都具有較好的適應(yīng)能力和較強的魯棒性。 最后將基于神經(jīng)網(wǎng)路的模糊自適應(yīng)PID控制器應(yīng)用于貝加萊PID溫控裝置，能夠出色地實現(xiàn)參數(shù)的在線自整定。理論分析、系統(tǒng)仿真、實驗結(jié)果都證實了這種控制策略能有效地減少系統(tǒng)超調(diào)量，并減少了調(diào)節(jié)時間，提高了系統(tǒng)的實時性和控制精度。
標(biāo)簽： 時滯系統(tǒng) 參數(shù) 自整定控制
上傳時間： 2013-07-05
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高頻開關(guān)電源系統(tǒng)具有體積小、重量輕、高效節(jié)能、輸出紋波小等優(yōu)點，現(xiàn)已開始逐步成為現(xiàn)代電源系統(tǒng)的主流。但是在傳統(tǒng)的開關(guān)電源技術(shù)中，它通常是采用模擬電路來實現(xiàn)電壓或電流控制的。近年來，隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的日益完善、成熟，微處理器/微控制器和數(shù)字信號處理器性價比的不斷提高，數(shù)字控制在以實現(xiàn)復(fù)雜的控制策略，采用數(shù)字控制具有更高的穩(wěn)定性、可靠性和靈活性，并本文對開關(guān)電源的常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、模糊控制、模糊PID控制理論、PWM產(chǎn)生原理進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一種新型數(shù)字化的開關(guān)電源系統(tǒng)。該系統(tǒng)以TMS320LF2407為控制核心，利用模糊PID控制，建立電壓環(huán)單環(huán)控制結(jié)構(gòu)，直接生成數(shù)字PWM波形，經(jīng)過IR2118驅(qū)動主電路的功率開關(guān)管(MOSFET)。 本系統(tǒng)采用模糊PID控制策略。該控制策略既能發(fā)揮模糊控制的動態(tài)響應(yīng)快、超調(diào)量小、較好的適應(yīng)性的特點，又能發(fā)揮PID控制的穩(wěn)態(tài)精度高的優(yōu)點，能較好的適應(yīng)開關(guān)電源的非線性，實時性控制的需要。整個電源系統(tǒng)以DSP為控制核心，用單個TMS320LF2407 DSP芯片來集中實現(xiàn)電源輸出調(diào)壓和過壓過流保護(hù)等要靈活地選擇不同的控制功能。 另外，本文按照高頻開關(guān)電源的設(shè)計步驟，采用基于DSP的數(shù)字控制方式，最后對本開關(guān)電源主電路進(jìn)行了PID控制和模糊PID控制的對比仿真研究。仿真結(jié)果表明這種控制策略具有很好的控制性能，算法實現(xiàn)比較簡單，同時控制模塊設(shè)計簡單，可靠性高，是一種比較實用、易于實現(xiàn)的控制算法。
標(biāo)簽： PID 模糊 控制開關(guān)
上傳時間： 2013-07-01
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電線電纜是國家經(jīng)濟建設(shè)的一項重要的產(chǎn)業(yè)，在鐵路通信中，皮泡皮通信電纜因為其具有與其它電纜相同性能的情況下，直徑小、成本低、重量輕的特點，得到了人們的青睞。而在單線擠塑機中的溫度控制直接影響電纜的性能質(zhì)量。溫度控制的可靠與否及其控制精度的高低己成為決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，溫度控制也成為生產(chǎn)工藝的重要組成部分。在工藝控制當(dāng)中，應(yīng)盡量減小其超調(diào)量、波動、響應(yīng)時間和偏差，這對產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)量和原料的節(jié)省都是及其重要的。 本文主要針對擠塑機的溫度這個參數(shù)進(jìn)行控制。全文主要包括以下幾個部分：首先分析了傳統(tǒng)PID、和模糊控制的優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)選用了模糊自適應(yīng)PID控制算法。在硬件方面，在分析了系統(tǒng)控制對象的基礎(chǔ)上，以LPC2131為控制核心，運用MAX6675采集溫度、LCD和鍵盤作為人機交換平臺、以PWM方式對固體繼電器進(jìn)行控制。軟件方面，在ARM的集成開發(fā)環(huán)境AD1.2下，利用C語言，進(jìn)行了軟件的設(shè)計與調(diào)試，實現(xiàn)了硬件的配置和整體控制系統(tǒng)的所有功能。同時也實現(xiàn)了用Modbus協(xié)議與PC機通訊的下位機部分程序，并運用串口調(diào)試助手V2.2測試了其功能性。另外論文詳細(xì)的給出了控制平臺的各個功能程序模塊軟件流程。通過在實驗室對系統(tǒng)進(jìn)行了模擬實驗，該控制平臺運行穩(wěn)定，可靠，實現(xiàn)了預(yù)期的功能，證明了將模糊PID算法引入擠塑機溫度控制系統(tǒng)當(dāng)中，改善了系統(tǒng)的控制效果，具有更好的魯棒性和自適應(yīng)能力。
上傳時間： 2013-05-23
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永磁同步電機(PMSM)因其無需勵磁電流、運行效率和功率密度高,在交流調(diào)速系統(tǒng)中被廣泛的應(yīng)用,但PMSM高性能的矢量控制需要精確的轉(zhuǎn)子位置和速度信號來實現(xiàn)磁場定向。在傳統(tǒng)控制中,一般采用機械式傳感器來檢測轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速,但是機械式傳感器存在諸如成本高、可靠性低、不易維護(hù)等問題,使得無速度/位置傳感器控制技術(shù)成為永磁同步電機控制中的熱點問題。雖然目前已有較多的研究成果,但是所采用的方法大多是基于電機基波方程的分析,一般不適用于低速甚至零速,并且對電機參數(shù)較為敏感,魯棒性差。本文正是為了解決這個問題,而采用高頻信號注入法實現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置估算,這種方法適合于低速甚至零速,對電機參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強。主要做了如下的工作： 首先詳細(xì)介紹了永磁同步電機三種基本結(jié)構(gòu),在建立了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下永磁同步電機數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上敘述了其矢量控制原理,分析了各種現(xiàn)有的永磁同步電機無速度/位置傳感器控制策略；其次在永磁同步電機矢量控制的基礎(chǔ)上詳細(xì)討論了旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號注入法與脈振高頻電壓信號注入法提取轉(zhuǎn)子位置的基本原理,并在此基礎(chǔ)上利用MATLAB/SIMULINK仿真工具建立了整個永磁同步電機無速度/位置傳感器矢量控制系統(tǒng)的模型,進(jìn)行了仿真研究,仿真結(jié)果驗證了控制算法的正確性。最后利用TI公司推出的數(shù)字信號處理器DSP芯片TMS320F2812,實現(xiàn)了基于脈振高頻信號注入法的永磁同步電機無速度/位置傳感器的實驗運行,實驗結(jié)果驗證了這種方法適合于低速運行,對電機參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強。
上傳時間： 2013-06-06
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溫室是設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，國內(nèi)外溫室種植業(yè)的實踐經(jīng)驗表明，提高溫室的自動控制和管理水平可充分發(fā)揮溫室農(nóng)業(yè)的高效性。隨著傳感技術(shù)，計算機技術(shù)及通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代化溫室信息自動采集及智能控制系統(tǒng)的開發(fā)已越來越引起人們的重視，并成為一個具有重要意義的研究方向。因此設(shè)計了基于PIC單片機的溫室自動控制系統(tǒng)，使其對溫室環(huán)境進(jìn)行控制，為植物創(chuàng)造適宜的生長條件，從而使農(nóng)作物獲得高產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。 文中論述了國內(nèi)外溫室環(huán)境控制技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀，分析了溫室的內(nèi)部機理，給出了所采用的溫室小氣候溫濕度模型；通過對溫室環(huán)境歷史數(shù)據(jù)的分析，得出了溫室溫度控制系統(tǒng)的近似數(shù)學(xué)模型。 系統(tǒng)采用模糊控制算法實現(xiàn)對溫濕度的控制。詳細(xì)研究了模糊控制的機理，建立了針對幾種執(zhí)行機構(gòu)的模糊控制規(guī)則表；在模糊推理中采用了T-S模型的推理方法，此方法確定的控制規(guī)則工程意義明確，易于調(diào)整。并以溫度控制系統(tǒng)為對象，使用MATLAB對模糊算法進(jìn)行仿真；仿真結(jié)果表明，這種算法具有超調(diào)量小、穩(wěn)定性強、適應(yīng)性好等特點，能夠達(dá)到預(yù)期的控制效果，是一種較為理想的智能控制方案。 溫室自動控制系統(tǒng)的硬件部分由上位機和下位機及其外圍電路組成。上位機采用PC機，通過與下位機間的通信實現(xiàn)對溫室的統(tǒng)一管理；下位機及其外圍電路實現(xiàn)溫室環(huán)境參數(shù)的檢測、顯示和實時控制，微處理器采用的是PIC16F877A單片機。這種以單片機為核心的控制器還可以在不依賴上位機的情況下獨立實現(xiàn)參數(shù)的測控。 在軟件設(shè)計方面，將模糊控制算法引入其中，給出了主程序、模糊算法程序、通信程序等程序流程圖。使用MSComm控件實現(xiàn)上下位機間通信；并采用VB6.0對上位機界面進(jìn)行了設(shè)計，使程序簡單、清晰、為用戶提供了直觀友好的管理平臺。整個系統(tǒng)軟硬件搭配合理，設(shè)計、開發(fā)、維護(hù)方便，具有較高的性價比。
上傳時間： 2013-07-21
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隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，逆變電源的應(yīng)用越來越廣泛。同時，各行各業(yè)對逆變電源的性能也提出了更高的要求。好的逆變電源輸出波形要求不但具有高的穩(wěn)態(tài)性能，還應(yīng)有快的動態(tài)響應(yīng)。單一的控制策略很難同時滿足這兩方面的要求。因此，各種控制策略取長補短、相互滲透，構(gòu)成復(fù)合控制器，是一種趨勢所在。 本文討論了當(dāng)今各種比較流行的數(shù)字控制策略的優(yōu)缺點，重點分析了無差拍控制和重復(fù)控制這兩種控制策略的控制原理，并對其控制算法做了適當(dāng)改進(jìn)。無差拍控制動態(tài)性能極佳，但其穩(wěn)態(tài)性能不理想，尤其是在帶非線性負(fù)載時輸出電壓波形的總諧波畸變較大；而重復(fù)控制恰恰相反，它有著很好的穩(wěn)態(tài)性能，但由于周期延遲環(huán)節(jié)的存在，控制指令不是立即輸出，而是滯后一個參考周期才輸出，使其動態(tài)性能較差。本文采用單相全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為逆變器主電路，建立了它的連續(xù)狀態(tài)空間模型和離散狀態(tài)空間模型，分析了它的開環(huán)輸出特性，并分別闡述了改進(jìn)的無差拍控制器和重復(fù)控制器參數(shù)的設(shè)計方法。 文章提出將改進(jìn)的無差拍控制和重復(fù)控制這兩種控制策略相結(jié)合，組成復(fù)合控制策略。利用MATLAB建立了控制系統(tǒng)的仿真模型，仿真實驗結(jié)果證明該復(fù)合控制策略能使逆變電源獲得理想的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能。最后介紹了以高性能數(shù)字信號處理器TMS320F2812為控制核心的逆變電源控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。
標(biāo)簽： DSP 逆變電源數(shù)字 控制技術(shù)
上傳時間： 2013-07-31
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作為一個自然不穩(wěn)定系統(tǒng)，倒立擺一直被用作實時控制系統(tǒng)實驗的控制設(shè)備。通過對它的研究不僅可以解決控制中的理論問題，還能將控制理論涉及的三個主要基礎(chǔ)學(xué)科：力學(xué)、數(shù)學(xué)和電學(xué)(包含計算機)進(jìn)行有機的綜合應(yīng)用。此外，在近代機械控制系統(tǒng)中，如航空航天上直升飛機、火箭發(fā)射、衛(wèi)星發(fā)射及生活中的做體操、花樣滑冰、單輪騎車等等，都存在類似于倒立擺的穩(wěn)定控制問題。因此實現(xiàn)倒立擺系統(tǒng)穩(wěn)定控制的研究對實際工程和現(xiàn)實生活有非常重要的意義。 本論文的主要目標(biāo)是設(shè)計和建造一個基于數(shù)字信號處理器(DSP)的計算機控制系統(tǒng)來控制倒立擺的平衡。論文中用到的控制理論主要是線性控制理論和反饋控制理論。 本文首先對倒立擺的背景和研究現(xiàn)狀作了總體介紹，簡要的闡述了常見的控制算法。隨后詳細(xì)介紹了利用牛頓第二定律及相關(guān)的動力學(xué)原理建立一級和二級倒立擺的數(shù)學(xué)模型，并用MAILAB對倒立擺的運動特性進(jìn)行了仿真。然后研究倒立擺系統(tǒng)的各種控制策略，比較了各種控制方法的效果。 本論文還設(shè)計了基于DSP的計算機控制系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了DSP硬件電路設(shè)計和外圍電路設(shè)計，用C和匯編語言編寫了系統(tǒng)的控制程序。 最后，對本論文進(jìn)行了總結(jié)，對下一步要進(jìn)行的工作提出了自己的設(shè)想。 整個論文的完成以一定的理論為基礎(chǔ)，既有數(shù)學(xué)模型的分析與推導(dǎo)，方法理論的探討，又有實際控制系統(tǒng)設(shè)計過程，而且研究對象相當(dāng)?shù)湫汀１疚乃瓿傻墓ぷ?，既可以作為現(xiàn)代控制理論的教學(xué)實驗，對于具有類似模型的其他裝置如兩足機器人的研究也有一定的借鑒作用。
標(biāo)簽： DSP 倒立擺 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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運動控制卡是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分，是上位機與驅(qū)動執(zhí)行部件的之間的一座橋梁。數(shù)控加工中的定位控制的精度、速度調(diào)節(jié)的性能等重要指標(biāo)都與運動控制卡密切相關(guān)。目前，國內(nèi)研制的運動控制卡與國外專業(yè)性公司研制的先進(jìn)的開放式運動控制卡相比還有較大差距。因此，對于運動控制卡的研究與開發(fā)具有很大的現(xiàn)實意義。 本文對運動控制卡的各種實現(xiàn)方案作了深入的比較，對于運動控制卡的發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討。在分析數(shù)控系統(tǒng)對于運動控制卡需求的基礎(chǔ)上，提出了一種基于DSP的PCI總線運動控制卡的實現(xiàn)方案。該方案具有通用性好、軟件易于修改升級、調(diào)試方便等特點。 文中對這一方案的具體實現(xiàn)做了詳細(xì)的分析，給出了系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，軟硬件組成情況。詳盡闡述了運動控制電路、總線接口電路、驅(qū)動器接口電路等硬件電路的設(shè)計過程，以及運動控制卡的制作過程。論述了DSP上的程序結(jié)構(gòu)，并具體分析了插補算法、速度控制算法等在DSP上的實現(xiàn)方法。對PC機上的運動控制卡的驅(qū)動程序的模型以及編寫方法做了介紹。 通過對制成樣板的調(diào)試表明，運動控制卡具有良好的性能。
上傳時間： 2013-07-29
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