超聲波電機(Ultrasonic motors，簡稱USM)是一種全新原理的直接驅動電機，它利用壓電陶瓷逆壓電效應激發的超聲振動作為驅動力，通過定轉子間的摩擦力來驅動轉子運動。與傳統的電磁電機相比，它具有低速大轉矩、無電磁干擾、動作響應快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性，在非連續運動領域、精密控制領域比傳統的電磁電機性能優越得多。超聲波電機在工業控制系統、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設備、智能機器人等領域有廣闊的應用前景，近年來倍受科技界和工業界的重視，成為當前機電控制領域的一個研究熱點。 本文主要以行波型超聲波電機的驅動控制技術為研究對象，引入嵌入式系統理念，設計并制作了超聲波電機的驅動控制系統，并對超聲波電機的速度與定位控制做了深入的研究。本文主要研究內容及成果如下： 介紹了超聲波電機的工作原理、特點及其應用前景，總結了國內外超聲波電機驅動控制技術的發展歷史和研究現狀，以及今后我國超聲波電機驅動控制技術的發展方向，明確了本文的研究內容。 結合嵌入式系統特點及其開發方法，詳細介紹了超聲波電機嵌入式驅動控制系統的硬件和軟件設計過程，并總結了硬件、軟件的調試過程。最后，對所設計系統性能進行了實驗測試和數據分析。 采用DDS技術解決超聲波電機所需要的高頻驅動電源和數字控制的問題。本文設計的以ARM控制器為核心，頻率、相位、幅值均可調的雙通道信號發生器，具有頻率和相位差控制精度高的特點。 本文介紹了速度與位置的常用控制策略。設計并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系統。速度控制采用增量式PID調節，其控制策略簡單、易行，通過實驗選擇合適的參數能適應一般的控制精度要求。定位控制則采用模糊PID控制策略，該策略將模糊控制不需要精確的數學模型、收斂速度快的特點與PID簡單易行、能消除穩態誤差的優點相結合，改善了模糊控制器穩態性能，使電機定位控制精度達到0.0880。
上傳時間： 2013-07-16
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永磁無刷直流電動機是一種性能優越、應用前景廣闊的電動機,傳統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,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,能夠提高系統的快速性的特點,構造適用于調節較大速度偏差的模糊調節器,加快系統的調節速度;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神經網絡調節器,來實現消除穩態偏差的精確控制.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,使系統在不同速度偏差段快速調整、平滑運行.此外充分利用系統硬件構成的特點,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;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,使系統電流保持平滑、轉矩脈動大幅度減小、系統響應更快、并具有較強的魯棒性和實時性.在這種設計下,系統不僅能實現更精確的定位和更準確的速度調節,而且可以使無刷直流電動機長期工作在低速、大轉矩、頻繁起動的狀態下.該文選用TMS320LF2407作為微控制器,將系統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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盤式永磁同步電動機是一種性能優越、但結構特殊的電動機。作為一種理想的驅動裝置，其應用范圍遍及航天、國防、工農業生產和日常生活的各個領域。本文利用稀土永磁材料釹鐵硼的高矯頑力，提出了一種省卻了鐵心的雙轉子、單定子結構盤式無鐵心永磁同步電機，進一步減輕了電機的質量并消除轉矩脈動。 對電機的設計、性能預測都離不開電機電磁場的計算。不同于傳統的圓柱式徑向磁通電機，盤式無鐵心電機是軸向磁通電機，外加其無鐵心的結構，決定了該電機的磁場呈三維、開域分布。對它的電磁場分析，不能采用對待徑向磁通電機的化為二維磁場的分析方法。 本文研究的重點內容分為兩部分：(1)在盤式無鐵心永磁同步電機的結構上，建立其磁場三維模型，由三維有限元法計算三維電磁場，分析計算結果，并總結出盤式無鐵心永磁同步電機的磁場分布規律。 (2)在磁場計算的基礎上，將Halbach型永磁體陣列的理論應用到磁鋼設計中來，提出磁鋼結構優化方案，研究出適合于盤式無鐵心永磁同步電機的磁鋼結構，以獲得理想的磁場波形和磁密值。 本文首先從磁路計算的方法入手，通過磁路計算分析出盤式無鐵心永磁同步電機的磁場分布特點。其后直接運用三維有限元法求解該電機的電磁場，分析計算結果。為了獲得低漏磁、高氣隙磁密值、正弦形的氣隙磁場分布，本文先后提出普通軸向充磁磁鋼結構、不等厚軸向充磁磁鋼結構并將Halbach陣列的理論應用到盤式無鐵心永磁同步電機的磁剛結構優化中，討論了三種不同角度的Halbach型永磁體陣列。最后為了簡化磁鋼的加工工藝，將不等厚永磁體陣列與Halbach永磁體陣列相結合，提出了最經濟、有效的改進型Halbach永磁體陣列，給出具體磁鋼尺寸，并運用ANSYS軟件對各種磁鋼結構產生的磁場進行結果仿真。
上傳時間： 2013-06-23
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本文以太陽能割草機器人為研究對象，以經濟實用為研究目標，主要研究了太陽能割草機器人的定位行走、能量管理、基于ARM的控制硬件構成和軟件設計以及嵌入式數據庫系統構建等關鍵技術。 全區域覆蓋路徑規劃一直是智能割草機研究的一個難點，本課題從相對定位入手，提出了一種以基站為參考原點建立全局坐標的方法，其為路徑規劃提供了準確的定位，消除了在路徑規劃過程中誤差的積累。根據太陽能電池板及蓄電池混合供能的特點設計了能量的人工智能決策系統-Agent反應型決策系統，為能量的供應提供了優化的決策算法。控制系統是體現太陽能割草機器人智能化水平的關鍵部分，根據應用要求，結合結構簡單實用的理念，設計了太陽能割草機器人基于ARM中心控制模塊、電機控制模塊、傳感器系統以及定位系統模塊的硬件部分。在硬件設計的基礎上設計了操作系統以及嵌入式數據庫系統，并給出了每個模塊具體的算法。 本文主要研究的太陽能割草機器人控制系統，提供了一套低成本、切實可行的設計方案，具有一定的理論意義和實用價值。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著國民經濟的發展，電力電子設備得到廣泛應用，使得電網中的諧波污染越來越嚴重，極大地危害了電力設備的安全運行。電網中的諧波成份非常復雜，因此諧波的檢測分析，是消除或降低諧波污染的前提。 通過大量資料的收集、閱讀及相關技術的研究，本文分析了嵌入式系統在電力系統測控中的應用優勢，設計了以ARM7TDMI內核處理器LPC2214為核心的電網諧波檢測分析系統。系統主要實現低壓配電網三相電壓、電流的諧波檢測與分析，包括電量數據采集和諧波分析兩個部分。詳細分析了諧波檢測分析系統的工作原理，明確了系統功能需求，對系統各模塊進行了設計，通過多路同步采集將電網電量數據輸入系統，在處理器中完成數據倒序處理和快速傅立葉變換等相關的運算處理工作，可以得到各次諧波含量。 通過文中設計的硬件同步電路，可以準確獲得電網信號三相電壓與電流周期，通過同步采樣的方法，消除或減小因快速傅立葉變換存在的頻譜泄漏和柵欄效應的誤差。結合諧波檢測分析的需求與FFT算法的特點，為了減小響應時間，提高運算速度，采用了實序列快速傅立葉變換對數據的整合運算，即通過一次快速傅立葉變換運算，完成各相電流與電壓兩組數據從時域到頻域的轉換，并分析得到頻域幅值和時域幅值之間的線性關系，避免了傅立葉反變換運算，提高了運算速度，實現諧波的準確檢測。 最后經過樣機測試證明，本文設計的電網諧波檢測與分析系統能夠準確、可靠的實現諧波含量的檢測與分析。
上傳時間： 2013-07-10
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隨著電力電子技術的發展，電網中的諧波污染越來越嚴重，已成為電網中的“公害”。因此，對電網諧波進行監測與研究是限制、消除諧波危害的前提，也是保證供電系統安全經濟運行及保證設備和人身安全的迫切需要。本文在分析了國內外諧波檢測技術的現狀和發展方向的基礎上，對電壓諧波監測及消諧裝置進行了整體研究及設計。選擇STR710作為核心處理器，以CS8900A以太網控制器和雙向可控硅等作為外圍芯片，設計并實現了基于ARM7的電壓諧波監測裝置，同時在IAREmbeddedWorkbenchforARMversion4.31環境下利用FFT算法實現了諧波監測，最后對嵌入式以太網接口進行了設計與實現。
上傳時間： 2013-07-12
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本文闡述了一種基于UC3842 PWM 控制器的新型多路輸出反激式開關電源電路的設 計。該設計詳細給出了變壓器、漏感消除電路、啟動電路以及電壓電流反饋電路的設計過程。 實驗結果表明該電源性能優良。作為電機控制的電源模塊，具有很高的應用價值。 關鍵詞：電流型PWM；UC3842；反激式開關電源
上傳時間： 2013-04-24
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由于永磁伺服電機具有轉子轉動慣量 小，響應速度快，效率高，功率密度高，電機體積小，消除電刷而減少噪音和維護等其他電機難以比擬的優點，在高性能位置伺服領域，尤其為伺服電機組成的伺服系統應用越來越廣泛。 永磁無刷電機有兩種形式:方波式和正弦波式。本文主要研究以pmsm 為伺服電機的伺服系統 目前實現永磁同步電動機的控制主要采用dsp、dsp+fpga和dsp+asic三種途徑。而前兩種方式實現位置控制編程量較大，美國國際整流器公司針對高性能交流伺服驅動要求，基于fpga技術開發出了完整的閉環電流控制和速度控制的伺服系統單片解決方案—irmck201。本文就是基于這種數字運動控制芯片，設計了dsp和irmck201的交流伺服控制系統。該系統具有性能優越，結構簡單，編程任務小，開發周期短等優點，對其他交流位置伺服控制系統也具有很好的推廣意義。
上傳時間： 2013-06-07
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隨著科學技術的飛速發展，各科學領域對測試技術提出了越來越高的要求。調速器試驗臺是調試、校驗調速器性能的一種試驗工具，是船舶修造廠、尤其調速器修造專業廠必須具有的試驗設備?；贏RM嵌入式平臺和uC/OS-II實時操作系統的嵌入式控制調速器試驗臺是基于國內外調速器測試技術的發展趨勢和工作的實際要求。本調速試驗臺充分利用了嵌入式單片機技術和傳感器技術，通過采用多種傳感器采集系統所需要的數據，例如直流電機的轉速、調速器的齒條位移等等，經過單片機系統處理并輸出結果來實現調速器試驗臺的功能，并運用新型的全彩液晶顯示屏將各種試驗數據顯示出來。 本文主要是針對調速試驗臺控制系統的研究，在分析了嵌入式軟硬件可實現模塊化設計的基礎上，借鑒了“開發平臺”的設計思想，首先，在ARM嵌入式最小系統的基礎上架構通用的硬件平臺，對測控平臺的硬件結構進行設計，特別是對于關鍵的接口電路進行了比較深入的研究，針對不同的應用，集成了多種接口電路。其次，在實現嵌入式實時多任務操作系統uC/OS-II在ARM上可移植的基礎上，架構了通用的軟件平臺，對接口電路驅動程序進行模塊化設計。最后，研究了基于參數實時可變型的一種新型的PID控制算法，并將此PID算法作為調速試驗臺的控制算法。 通過對本系統的研究開發，提高了調速器試驗臺的測試精度，也使性能更加穩定可靠，實現了整個測試過程的自動化，從而減輕了試驗人員的勞動強度，提高了工作效率，降低了試驗成本，也同時消除了安全隱患，因此對本課題的研究具有較大的現實意義。
上傳時間： 2013-07-20
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正交頻分復用(OnIlogonaJ Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術通過將整個信道分為多個帶寬相等并行傳輸的子信道，通過將信息經過子信道獨立傳輸來實現通信，子信道的正交性可以保證最大限度的利用頻譜資源。OFDM系統通過循環前綴來消除符號間干擾(ISI)，通過IDFT/DFT調制解調降低了系統實現的復雜度。由于其頻譜利用率高，抗多徑能力強，在多種通信場合中都得到了應用。雖然有著上述優點，但為了準確的恢復信號，信道估計是OFDM系統中必須實現的一環。 本文正是針對OFDM接收機中的信道估計模塊的運算部件的實現進行了研究。首先，研究了OFDM信道估計的LS算法，一階線性插值算法，二次多項式插值算法，建立了適用于寬帶通信系統的信道估計模塊模型。其次研究了加法器電路和乘法器電路的實現，包括進位行波加法器，曼徹斯特進位鏈，超前進位加法器和乘法原理，陣列乘法器，wallace樹乘法器及BOOTH編碼算法，并分析了各種電路的特性及優缺點。接著研究了幾種主要的除法器設計算法，包括數字循環算法，基于函數迭代的算法，以及CORDIC算法，結合信道估計的特點選擇了函數迭代和CORDIC算法作為具體實現的方法。最后，在前面的設計的基礎上在FPGA芯片上實現了前面的設計方案。
上傳時間： 2013-06-06
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