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.在全面分析了稀土永磁無刷直流電動機的結構特點、工作原理、運行方式以及外部特性的基礎上,通過系統(tǒng)建模和數字仿真分析,分別針對航空低壓直流(LVDC)和高壓直流(HVDC)兩種電動機構用永磁無刷電動機,在小范圍轉速連續(xù)調節(jié)下的閉環(huán)穩(wěn)速控制技術進行了詳細理論研究,提出了利用轉子位置傳感器信號間接測量電機轉速進行電機轉速閉環(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,用數字軟件技術對電機進行調速和轉速閉環(huán)控制,使電機在一定范圍內能夠進行精確調速和速度穩(wěn)定控制.通過優(yōu)化設計、軟硬件結合,實現了控制器小型化,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果表明:電機轉速可在要求范圍內連續(xù)調節(jié),在幾乎三倍的額定轉矩范圍內,電機轉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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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的全數字無刷直流電動機模糊神經網絡雙模控制系統(tǒng),將模糊控制和神經網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變化不敏感,能夠提高系統(tǒng)的快速性的特點,構造適用于調節(jié)較大速度偏差的模糊調節(jié)器,加快系統(tǒng)的調節(jié)速度;由于神經網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,對參數變化有較強的魯棒性的特點,構造三層BP神經網絡調節(jié)器,來實現消除穩(wěn)態(tài)偏差的精確控制.以速度偏差率為判斷依據,實現模糊和神經網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整、平滑運行.此外充分利用系統(tǒng)硬件構成的特點,采用適當的PWM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矩波動,使系統(tǒng)電流保持平滑、轉矩脈動大幅度減小、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)不僅能實現更精確的定位和更準確的速度調節(jié),而且可以使無刷直流電動機長期工作在低速、大轉矩、頻繁起動的狀態(tài)下.該文選用TMS320LF2407作為微控制器,將系統(tǒng)的參數自調整模糊控制算法,BP神經網絡控制算法以及PWM輸出,轉子位置、速度、相電流檢測計算等功能模塊編程存儲于DSP的E2PROM,實現了對無刷直流電動機的全數字實時控制,并得到了良好的實驗結果的結果.
上傳時間： 2013-06-01
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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，采用變壓變頻技術對電機進行調速的控制系統(tǒng)。因其具有能耗低、可靠性高、控制精確等優(yōu)點，在許多領域得到廣泛的應用。然而，轉子無阻尼繞組的PMSM的采用變頻技術開環(huán)運行時，系統(tǒng)不太穩(wěn)定，電機效率有所下降，轉子溫升高，易造成釹鐵硼永磁體退磁，危及電機安全運行，有時甚至還會出現失步現象，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)控制基礎之上的，因此如何獲取轉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，在大多數調速驅動系統(tǒng)中，最常用的方法是在轉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子位置，提取永磁轉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構及其數學模型，詳細地闡述了空間矢量脈寬調制(SVPWM)技術的理論基礎及其波形的產生機制，并對閉環(huán)控制策略進行了研究。鑒于數字信號處理器(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)的試驗調試，實現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學模型，并根據空間矢量脈寬調制的工作原理，構建了永磁同步電機調速控制系統(tǒng)的仿真模型。系統(tǒng)采用αβ定子靜止坐標系下的數學模型，依據滑模變結構控制原理，對永磁電機的轉子位置角θe和轉速ωe進行實時在線估算，不斷修正估算位置^θe，控制定子旋轉磁場與轉子磁場垂直并保持與轉子同步旋轉，實現電機的閉環(huán)調速運行。理論分析和仿真結果表明，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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稀土永磁直流無刷電動機實際上是以電子換向代替機械換向的直流電動機,因而保持了直流電動機的優(yōu)良性能,具有較好的起動和調速性能,又因它無需機械換向使電機的結構簡單,可以根本上克服一般有刷電動機易于產生換向火花的弊病,在航天、機器人、數控機床等許多工業(yè)領域已得到廣泛的應用.本文從稀土永磁無刷直流電動機的基本工作原理出發(fā),分析了稀土永磁無刷電動機同普通無刷直流電動機的區(qū)別;闡述了稀土永磁電動機設計原理,并給出設計方法,然后運用實例來說明.在此基礎上介紹遺傳算法的特點,用遺傳算法對稀土永磁電動機進行優(yōu)化設計,達到預期的結果.最后,討論了電機的結構參數對電機性能的影響.通過對稀土永磁直流無刷電動機的設計,分析在具體設計時所要解決一些疑難問題,對其特點進行總結.用遺傳算法優(yōu)化后,得出一些有用的結論.
上傳時間： 2013-04-24
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電能是一種最為廣泛使用的能源，其應用程度是一個國家發(fā)展水平的主要標志之 隨著科學技術和國民經濟的發(fā)展，對電能質量的要求也越來越高。研制一種新型的電能質量實時監(jiān)測系統(tǒng)，有效的進行電能質量監(jiān)測，對保證電網和廣大用戶的電氣設備和各種用電器具的安全經濟運行、保障國民經濟各行各業(yè)的正常生產和產品質量具有重要意義。 本文首先闡述了電能質量監(jiān)測系統(tǒng)的國內外研究現狀和電能質量的標準，并給出相應的測量方法；然后依據電能質量監(jiān)測系統(tǒng)總體設計原則，詳細分析了現有的各種設計方案，并比較各自的優(yōu)缺點，最終提出了基于DSP和ARM的雙CPU電能質量監(jiān)測系統(tǒng)的設計方案。硬件設計方面，詳細分析了主要元件的應用選型，重點研究了硬件平臺的各部分組成和電路原理圖。在前置采集模塊中，采用ADS8364芯片設計了多通道信號采樣保持和快速轉換電路實現高精度的采樣，利用鎖相環(huán)跟蹤電網頻率實現硬件同步；同時充分發(fā)揮DSP的信號處理能力和ARM處理器的協(xié)調管理能力，設計了以DSP和ARM為核心的電路板。軟件設計方面，ARM部分構建了嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境；DSP部分給出了程序設計流程圖；應用程序中移植了嵌入式數據庫sqlite，且設計了基于Qt/Embedded的人機交互界面。
標簽： ARM DSP 電能質量 監(jiān)測系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-03
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汽車防抱死制動控制系統(tǒng)(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(tǒng)中的閉環(huán)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(wěn)定性和減少輪胎磨損。ABS的主要部件有：液壓調節(jié)器、輪速傳感器和用于信號處理、觸發(fā)報警燈和控制液壓調節(jié)器的ECU。 本文首先簡要介紹了ABS的發(fā)展歷史和基本功能，整個系統(tǒng)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(tǒng)模型。將滑模變結構控制和傳統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(fā)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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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，電能質量問題已經成為電力部門及電力用戶越來越關注的問題。電能質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。電能質量的好壞直接關系到國民經濟的總體效益，因此對電能質量進行檢測和分析從而提高和改善電能質量具有非常重要的意義。 本文首先介紹了電能質量的基本概念，對各種電能質量問題的分類、特征及產生原因和危害作了詳細的闡述。通過對電能質量各項指標（供電電壓偏差、頻率偏差、公用電網諧波、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)電能質量分析方法。 在系統(tǒng)的研究了電能質量分析的相關理論和檢測技術的基礎上，針對電能質量分析系統(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構架的嵌入式電能質量分析系統(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、結構特點、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，對以后可深入研究的方向進行了展望。
上傳時間： 2013-05-22
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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，電能質量問題已經成為電力部門及電力用戶越來越關注的問題。電能質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。電能質量的好壞直接關系到國民經濟的總體效益，因此對電能質量進行檢測和分析從而提高和改善電能質量具有非常重要的意義。 本文首先介紹了電能質量的基本概念，對各種電能質量問題的分類、特征及產生原因和危害作了詳細的闡述。通過對電能質量各項指標(供電電壓偏差、頻率偏差、公用電網諧波、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，提出了基于小波變換的暫態(tài)電能質量分析方法。利用小波變換模極大值原理檢測信號奇異點作為是否發(fā)生暫態(tài)擾動的判據，克服了傳統(tǒng)方法中無時域局部性的缺點。 在系統(tǒng)的研究了電能質量分析的相關理論和檢測技術的基礎上，針對電能質量分析系統(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構架的嵌入式電能質量分析系統(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、結構特點、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，對以后可深入研究的方向進行了展望。
標簽： DSP ARM 電能質量監(jiān)測
上傳時間： 2013-07-10
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大量的電力電子裝置及非線性負荷在電力系統(tǒng)中廣泛的應用，使電能質量(Power Quality)問題日益突出。電能質量問題不僅危害電力系統(tǒng)本身的安全及電網的穩(wěn)定運行，對系統(tǒng)中用戶也造成嚴重威脅。因此，對電能質量的實時監(jiān)測具有十分重要的意義。 論文首先介紹了電能質量的概念，分析了國內外電能質量監(jiān)測的研究現狀及開發(fā)新型電能質量監(jiān)測裝置的意義，同時對影響電能質量的指標參數的數字測量原理與算法進行了深入的研究。在此基礎上，提出了以ARM9(s3c2410)芯片為CPU，以嵌入式Linux為軟件核心的電能質量監(jiān)測裝置的總體設計思想。 論文建立了基于arm-1inux的嵌入式開發(fā)環(huán)境，完成了基本的硬件電路設計和軟件設計。硬件設計方面，根據電力系統(tǒng)中數據采集和處理的實際特點，在前置測量采集模塊中，采用了ADS7864芯片設計了多通道信號采樣保持和快速轉換電路；利用鎖相環(huán)保證了多路信號的硬件同步采樣；在通訊方式上，除了采用RS-232通訊方式外，還采用了以太網和USB通訊方式，從而提高了裝置應用的靈活性。軟件設計方面，依據裝置所要實現的功能，剪裁并成功移植了嵌入式linux內核到ARM處理器中；完成了各應用程序的編制，給出了詳細的程序流程圖；設計了基于Qt/Embedde的人機交互界面(GUI)。 基于arm-linux嵌入式電能質量監(jiān)測儀不僅數據處理功能強、人機交互性好、系統(tǒng)升級簡單、還能進行遠程監(jiān)控。在此基礎上可進一步開發(fā)，向微型化、高度智能化等方向發(fā)展，以滿足不同場合的需求，具有較大的使用價值和廣闊的應用前景。
標簽： ARMLinux 嵌入式 電能質量 監(jiān)測儀
上傳時間： 2013-05-16
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經濟的快速發(fā)展使得人們越來越注重生活質量，對于有害氣體的檢測成為人們的迫切要求，我國氣敏傳感器發(fā)展迅速，但由于氣敏傳感器的高阻值特性及接口電路復雜等原因，氣敏傳感器測量裝置發(fā)展緩慢。在了解氣敏傳感器的氣敏機理及氣敏傳感器的工作原理的前提下，設計了一種新型的氣體濃度測量裝置，并將采集到的信號處理后通過無線傳輸設備傳送。該裝置以ARM7為內核的LPC2131 作為微處理器，利用其強大的數據計算處理能力及控制能力,設計出了顯示氣體濃度值的測量電路。此外由于因LPC2131 內部集成了多種硬件電路接口，有效地降低了成本，減小了裝置體積。 在無線傳輸部分，采用挪威Nordic公司的單片射頻收發(fā)器nRF403，nRF403工作在433或315MHz國際上通用的ISM頻段,雙工作頻段可以自由切換,FSK 調制解調,采用直接數字合成DSS和鎖相環(huán)穩(wěn)頻PLL 進行頻率合成,頻率穩(wěn)定性好,發(fā)射數據時無方向性要求,在高速移動和振動等情況有抗干擾能力。本測量裝置的設計主要包括硬件和軟件兩大部分。硬件部分由四部分組成：數據采集電路、ARM系統(tǒng)模塊電路設計、無線收發(fā)電路模塊、顯示模塊組成。軟件部分的設計包括：通道選擇程序設計、A/D轉換程序設計、信號處理程序（算法）、無線收發(fā)程序、液晶模塊程序設計、以及PC端應用程序設計。經過實際的測量，本裝置可對外界氣體濃度進行準確的測量，精度保持誤差在1.5％以內。本裝置具有高靈敏度、小型、簡單、低耗等優(yōu)點。
標簽： ARM 氣敏傳感器 無線傳輸系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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