高性能伺服控制系統(tǒng)日益廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)、家用電器和國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域。采用先進(jìn)控制策略和全數(shù)字控制技術(shù)的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)，已成為高性能伺服系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。應(yīng)用在交流伺服系統(tǒng)上的背景技術(shù)不斷進(jìn)步，同時(shí)市場(chǎng)對(duì)伺服系統(tǒng)性能、成本及自適應(yīng)能力的要求也不斷提高。 本文從詳細(xì)分析了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和矢量控制的基本原理，選取了基于id=0轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制方式，采用電壓空間矢量（SVPWM）調(diào)制技術(shù)，建立了位置、轉(zhuǎn)速、電流三閉環(huán)控制的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)。針對(duì)伺服系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中參數(shù)變化及負(fù)載擾動(dòng)等問(wèn)題，深入分析了連續(xù)與離散系統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計(jì)的基本原則和方法，將滑模變結(jié)構(gòu)控制與矢量控制相結(jié)合，改進(jìn)了基于趨近率的單段滑模面變結(jié)構(gòu)控制，設(shè)計(jì)了適用于矢量控制位置伺服系統(tǒng)的分段式滑模變結(jié)構(gòu)控制器。在Matlab/Simulink7．1仿真環(huán)境和以Freescale MC56F8346DSP為核心的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行了詳盡的仿真和實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明本系統(tǒng)滿足高性能伺服控制系統(tǒng)的基本要求，滑模變結(jié)構(gòu)控制能夠有效應(yīng)用于矢量控制伺服系統(tǒng)并提高其魯棒性。
標(biāo)簽： 滑模變結(jié)構(gòu) 控制 伺服系統(tǒng)
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新型8 通道24 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS1216 及其應(yīng)用
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近年來(lái)，由于能源危機(jī)和環(huán)境污染，世界各國(guó)均在投巨資發(fā)展燃料電池汽車。雙向DC/DC變換器作為燃料電池汽車的中重要部件，需要隨著行駛狀態(tài)的改變，頻繁地切換其工作狀態(tài)，其動(dòng)態(tài)性能好壞，直接決定汽車動(dòng)力系統(tǒng)的響應(yīng)速度。本文主要致力于對(duì)DC/DC變換器在不同控制策略下的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行研究，并在保證其穩(wěn)態(tài)性能的前提下提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。 本文首先研究了線性控制策略下DC/DC變換器的動(dòng)態(tài)性能。介紹了閉環(huán)控制系統(tǒng)在頻域和時(shí)域的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)以及二者之間的關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)受到外部干擾較小時(shí)，采用頻域分析方法，對(duì)Buck和Boost變換器進(jìn)行了小信號(hào)建模，并對(duì)其在不同線性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)控制作用下的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行對(duì)比分析。當(dāng)系統(tǒng)受到較大干擾時(shí)，采用時(shí)域分析方法，文中介紹了DC/DC變換器大信號(hào)建模方法，并對(duì)PID參數(shù)在工程上整定方法加以分析。 DC/DC變換器是一非線性系統(tǒng)，應(yīng)用線性控制策略不可避免地存在一定局限性—?jiǎng)討B(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能之間的矛盾。針對(duì)這一問(wèn)題，引入了模糊—PI控制，將其應(yīng)用于DC/DC變換器，以在保持系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能不變的前提下，提高其動(dòng)態(tài)性能。以Buck DC/DC變換器為例，詳細(xì)介紹了模糊-PI控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程，并對(duì)設(shè)計(jì)的閉環(huán)控制系統(tǒng)用MATLAB進(jìn)行建模與仿真。最后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證了模糊—PI控制的有效性。 和線性控制策略相比，模糊—PI控制在一定程度上提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，但效果有限。本文引入了另一種非線性控制策略——滑模控制策略。滑模控制策略是目前動(dòng)態(tài)性能最好的控制策略之一，可以極佳地發(fā)揮系統(tǒng)的硬件潛能。 本文首先介紹了滑模控制相關(guān)知識(shí)，推導(dǎo)了其應(yīng)用于Buck和Boost變換器的理論基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)出針對(duì)不同被控對(duì)象和工作狀態(tài)的控制策略，對(duì)每種控制策略通過(guò)仿真分析驗(yàn)證其有效性。就滑模控制存在的靜差問(wèn)題、抖振問(wèn)題和變頻問(wèn)題均提出了行之有效的解決方案。快速響應(yīng)特性
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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交流伺服技術(shù)是研制開(kāi)發(fā)各種先進(jìn)的機(jī)電一體化設(shè)備，如工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)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(duì)電機(jī)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)響應(yīng)的控制，要獲得良好的電機(jī)動(dòng)、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(kāi)展了主要針對(duì)電機(jī)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(xiàng)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(guó)內(nèi)交流伺服存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于TI公司電機(jī)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(jì)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(jī)矢量控制原理，構(gòu)建了永磁同步電機(jī)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(jī)控制的模糊參數(shù)自整定PID控制器設(shè)計(jì)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(shí)際應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。 本文的重點(diǎn)是闡述模糊參數(shù)自整定PID控制器的設(shè)計(jì)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(tái)驗(yàn)證模型和算法的正確性，并與常規(guī)PID控制性能進(jìn)行對(duì)比分析。在實(shí)際硬件平臺(tái)驗(yàn)證了本文提出算法的可行性和正確性。 通過(guò)仿真和實(shí)際結(jié)果對(duì)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(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能。
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源的小型化、高頻化成為趨勢(shì)，其中各個(gè)部分工作時(shí)的電磁干擾問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，因此開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容性也越來(lái)越引起人們的重視。目前，軟開(kāi)關(guān)技術(shù)因其能減少開(kāi)關(guān)損耗和提高效率，在開(kāi)關(guān)電源中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文的主要目的是針對(duì)開(kāi)關(guān)電源中的電磁干擾進(jìn)行分析，研究軟開(kāi)關(guān)技術(shù)對(duì)電磁干擾的影響，并且提出一種抑制共模干擾的濾波方法。 本文首先介紹了電磁兼容的定義、開(kāi)關(guān)電源EMI的特點(diǎn)，論述了開(kāi)關(guān)電源中EMI的研究現(xiàn)狀。從電磁干擾的三要素出發(fā)，介紹了開(kāi)關(guān)電源中電磁干擾的干擾源和干擾的耦合通路。分析了電感、電容、高頻變壓器等器件的高頻特性，并介紹了線性阻抗穩(wěn)定系統(tǒng)(LISN)的定義和作用。在了解了軟開(kāi)關(guān)基本概念的基礎(chǔ)上，本文以全橋變換器為對(duì)象，介紹了移相全橋ZVS的工作原理，分析了它在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中對(duì)共模干擾的影響，并在考慮IGBT寄生電容的情況下，對(duì)其共模干擾通道進(jìn)行了分析。然后以UC3875為核心，設(shè)計(jì)了移相全橋ZVS的控制電路和主電路，實(shí)現(xiàn)了軟開(kāi)關(guān)。為了對(duì)共模干擾進(jìn)行抑制，本文提出了一種新型的有源和無(wú)源相結(jié)合的EMI濾波器，即無(wú)源部分采用匹配網(wǎng)絡(luò)法，將阻抗失配的影響降到最低；有源部分采用前饋控制，對(duì)共模電流進(jìn)行補(bǔ)償。 針對(duì)以上提出的問(wèn)題，本文通過(guò)Saber軟件對(duì)移相全橋ZVS進(jìn)行了仿真，并和硬開(kāi)關(guān)條件下的傳導(dǎo)干擾進(jìn)行了比較，得出了在高頻段，ZVS的共模干擾小于硬開(kāi)關(guān)，在較低頻段改善不大，甚至更加嚴(yán)重，而差模干擾有較大衰減的結(jié)論。通過(guò)對(duì)混合濾波器進(jìn)行仿真，取得了良好的濾波效果，和傳統(tǒng)的無(wú)源EMI濾波器相比，在體積和重量上都有一定優(yōu)勢(shì)。
標(biāo)簽： EMI 開(kāi)關(guān)電源 模
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本文以異步電機(jī)參數(shù)離線自整定及參數(shù)在線辨識(shí)為對(duì)象，從理論分析，算法提出，仿真證明和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證四部分進(jìn)行了深入研究。 異步電機(jī)參數(shù)離線自整定及參數(shù)在線辨識(shí)技術(shù)的研究，為異步電機(jī)控制性能的不斷提高提供了保障，以使更好，更精確的控制方式能夠應(yīng)用到工程實(shí)際中去。 由于在工程中使用的電機(jī)和變頻器不一定能夠匹配，而需要在電機(jī)運(yùn)行之前由專業(yè)的工程師對(duì)變頻器作重新設(shè)置，此過(guò)程復(fù)雜，耽誤時(shí)間而且需要專業(yè)人員操作。 本文提出一套異步電機(jī)參數(shù)離線自整定算法，使用C語(yǔ)言編程，并在一臺(tái)2.2KW電機(jī)的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上驗(yàn)證了該算法，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)在運(yùn)行之前，變頻器自動(dòng)測(cè)試出電機(jī)的基本參數(shù)，為矢量控制等控制方式提供所需要的電機(jī)參數(shù)。 電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，由于溫度等因素的影響，電機(jī)的參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，影響電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，所以要對(duì)電機(jī)參數(shù)做在線辨識(shí)。本文對(duì)異步電機(jī)參數(shù)在線辨識(shí)作了理論分析和方法總結(jié)，為下一步工作打下基礎(chǔ)。 算法的實(shí)現(xiàn)需要相應(yīng)的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，本文對(duì)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)作了詳細(xì)介紹，包括主電路的設(shè)計(jì)、IGBT的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路設(shè)計(jì)、DSP數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)。 本文還對(duì)文中提出的實(shí)驗(yàn)方法作了MATLAB/Simulink仿真，驗(yàn)證了該方法的可行性，對(duì)實(shí)驗(yàn)有指導(dǎo)意義。
標(biāo)簽： 異步電機(jī) 參數(shù) 參數(shù)辨識(shí)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，時(shí)滯對(duì)象普遍存在，同時(shí)也是較難控制的，尤其是大時(shí)滯對(duì)象的控制一直都是一個(gè)難題。而很多溫度控制系統(tǒng)都是屬于大時(shí)滯系統(tǒng)，常見(jiàn)的智能溫度控制器雖然在溫度控制的實(shí)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(kāi)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(duì)這一問(wèn)題，為了實(shí)現(xiàn)時(shí)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(lái)，設(shè)計(jì)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(shí)滯系統(tǒng)的特點(diǎn)，討論了幾種時(shí)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(guò)仿真對(duì)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(jì)了一種改進(jìn)方法，并設(shè)計(jì)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(zhǎng)處，既具備了模糊控制簡(jiǎn)單有效的控制作用以及較強(qiáng)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(shí)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(shí)現(xiàn)了在線自整定參數(shù)。仿真實(shí)驗(yàn)表明了該控制器對(duì)模型和環(huán)境都具有較好的適應(yīng)能力和較強(qiáng)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(shí)現(xiàn)參數(shù)的在線自整定。理論分析、系統(tǒng)仿真、實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證實(shí)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(shí)間，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和控制精度。
標(biāo)簽： 時(shí)滯系統(tǒng) 參數(shù) 自整定控制
上傳時(shí)間： 2013-07-05
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滑模控制理論的基本原理，各種滑模控制器的MATLAB仿真源程序，程序代碼詳細(xì)，正確，能直接運(yùn)行。
標(biāo)簽： MATLAB 滑模變結(jié)構(gòu) 控制
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)、控制理論及永磁材料等技術(shù)的快速發(fā)展，以永磁同步電機(jī)作為控制對(duì)象的傳動(dòng)領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注，隨著FPGA的技術(shù)的普及和廣泛應(yīng)用，使得各種先進(jìn)的控制算法得以實(shí)現(xiàn)，于是數(shù)字化、智能化的永磁交流控制器成為必然的發(fā)展趨勢(shì)和當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。本文的主要工作就是圍繞數(shù)字化的永磁同步電機(jī)控制器研究來(lái)展開(kāi)。首先深入研究了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)建模方法及電機(jī)控制策略問(wèn)題。在對(duì)永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，在PSIM仿真軟件中建立了永磁同步電機(jī)的電機(jī)模型，提出了一種永磁同步電機(jī)傳統(tǒng)控制系統(tǒng)仿真建模的新方法。其次對(duì)常用的數(shù)字脈寬調(diào)制方法進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)，并對(duì)滑模控制理論和矢量控制進(jìn)行了深入的研究分析，將滑模變結(jié)構(gòu)控制應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)中，改善了傳統(tǒng)PI控制器參數(shù)整定繁瑣、系統(tǒng)魯棒性差的缺點(diǎn)，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)越性。最后在永磁同步電機(jī)建模仿真的基礎(chǔ)上，根據(jù)永磁同步電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)要求及FPGA的特點(diǎn)，提出永磁同步電機(jī)控制器的的設(shè)計(jì)方案。按照FPGA模塊化設(shè)計(jì)思想，將整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了合理的劃分，分別對(duì)SVPWM、Park變換、SMC、反饋速度測(cè)量等重要模塊的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了深入的研究。各模塊在Modelsim平臺(tái)上完成功能仿真后并下載到Spartan-3E開(kāi)發(fā)板上完成硬件驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明：永磁同步電機(jī)在低速和高速時(shí)都能穩(wěn)定運(yùn)行，從而證實(shí)了本設(shè)計(jì)方案的可行性。
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基于微處理器的數(shù)字PID控制器改變了傳統(tǒng)模擬PID控制器參數(shù)整定不靈活的問(wèn)題。但是常規(guī)微處理器容易在環(huán)境惡劣的情況下出現(xiàn)程序跑飛的問(wèn)題，如果實(shí)現(xiàn)PID軟算法的微處理器因?yàn)閺?qiáng)干擾或其他原因而出現(xiàn)故障，會(huì)引起輸出值的大幅度變化或停止響應(yīng)。而FPGA的應(yīng)用可以從本質(zhì)上解決這個(gè)問(wèn)題。因此，利用FPGA開(kāi)發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能控制器算法的芯片化，使之能夠廣泛的用于各種場(chǎng)合，具有很大的應(yīng)用意義。 首先分析FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，總結(jié)FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)及開(kāi)發(fā)流程，指出實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)難度，是擴(kuò)展設(shè)計(jì)功能、提高芯片性能和產(chǎn)品性價(jià)比的關(guān)鍵。控制系統(tǒng)由四個(gè)模塊組成，主要包括核心控制器模塊、輸入輸出模塊以及人機(jī)接口。其中控制器部分為系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。在分析FPGA設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一種基于FPGA改進(jìn)型并行結(jié)構(gòu)的PID溫度控制器設(shè)計(jì)方法。在PID算法與FPGA的運(yùn)算器邏輯映像過(guò)程中，采用將補(bǔ)碼的加法器代替減法器設(shè)計(jì)，增加整數(shù)運(yùn)算結(jié)果的位擴(kuò)展處理，進(jìn)行不同數(shù)據(jù)類型的整數(shù)歸一化等不同角度的處理方法融合為一體，可以有效地減少邏輯運(yùn)算部件。應(yīng)用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語(yǔ)言相結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了PID控制器，用Modelsim仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性，用Synplify Pro進(jìn)行電路綜合，在Quaitus Ⅱ軟件中實(shí)現(xiàn)布局布線，最后生成FPGA的編程文件。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，論文設(shè)計(jì)完成了12位模數(shù)AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)顯示器、按鍵等相關(guān)外圍接口電路。 將一階、純滯后、大慣性電阻爐溫作為控制對(duì)象，以EP1C3T144 FPGA為核心，構(gòu)建PID控制系統(tǒng)。在采用Pt100溫度傳感器、分辨率為2℃、最大溫度控制范圍0～400℃的條件下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，達(dá)到無(wú)超調(diào)的穩(wěn)定控制要求，為降低FPGA實(shí)現(xiàn)PID控制器的設(shè)計(jì)難度提供了有效的方法。
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