超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor簡稱USM)是八十年代發(fā)展起來的新型微電機(jī)。本文針對超聲波電機(jī)及其控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,以我國研究技術(shù)相對比較成熟并有產(chǎn)業(yè)化前景的行波超聲波電機(jī)(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡稱TUSM)的伺服控制技術(shù)為研究對象,以直徑60mm的行波超聲波電機(jī)TUSM60為研究實(shí)例,在特性測試、動穩(wěn)態(tài)性能分析,辨識模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實(shí)現(xiàn)等方面展開研究。本論具體的研究內(nèi)容為： 在分析超聲波電機(jī)研究歷史和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)外超聲波電機(jī)特別是行波超聲波電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢,重點(diǎn)論述了行波超聲波電機(jī)及其驅(qū)動控制技術(shù)的研究進(jìn)展。 介紹行波超聲波電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),并從該電機(jī)的主要理論基礎(chǔ)--壓電原理、行波合成、接觸模型出發(fā),分析了行波超聲波電機(jī)定子質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方程.并結(jié)合定轉(zhuǎn)子摩擦接觸特點(diǎn),分析了行波超聲波電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理。 根據(jù)對行波超聲波電機(jī)測試和高精度控制的要求,研制出基于雙DSP和FPGA的超聲波電機(jī)高性能測試控制平臺。其中控制核心采用了雙DSP結(jié)構(gòu),可以在對行波超聲波電機(jī)進(jìn)行控制的同時,將必要的參數(shù)讀取出來進(jìn)行分析和研究。為行波超聲波電機(jī)瞬態(tài)特性分析以及控制策略、控制算法的深入研究打下了基礎(chǔ)。 對電機(jī)的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行的測試,可以分析驅(qū)動頻率、電壓以及相位差等調(diào)節(jié)量對電機(jī)輸出的影響。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對行波超聲波電機(jī)的調(diào)節(jié)方式、控制算法選擇方面進(jìn)行分析,并得到相應(yīng)結(jié)論。 通過對實(shí)驗數(shù)據(jù)的總結(jié)和歸納,利用系統(tǒng)辨識中的非參數(shù)方法,建立在特定頻率條件下的近似線性模型。在行波超聲波電機(jī)工作范圍內(nèi),辨識若干組不同頻率條件下的近似線性模型,將這些模型的參數(shù)進(jìn)行二維或三維擬合,可以得到一個關(guān)于行波超聲波電機(jī)傳遞函數(shù)的模型。辨識模型的建立為合理的選擇和優(yōu)化控制參數(shù),控制效果的驗證等提供了行之有效的手段。 在對行波超聲波電機(jī)的速度控制、位置控制展開的研究中.首先利用遺傳算法對常規(guī)PI恒轉(zhuǎn)速控制的控制參數(shù)整定及修正方法進(jìn)行了研究；利用神經(jīng)元的在線自學(xué)習(xí)能力,研究和設(shè)計單神經(jīng)元PID-PI轉(zhuǎn)速控制器,提高控制系統(tǒng)對電機(jī)非線性和時變性的適應(yīng)能力；為了消除在伺服控制中,單一調(diào)節(jié)量(驅(qū)動頻率)情況下,低轉(zhuǎn)速的跳躍問題,研究和討論了多調(diào)節(jié)量分段控制方法,并利用模糊控制對控制方法的有效性進(jìn)行了驗證；在位置控制中,利用轉(zhuǎn)速控制研究的結(jié)果,研究和設(shè)計了位置--速度雙環(huán)(串級)控制器,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)高精度位置伺服控制。 通過對已有控制系統(tǒng)的改進(jìn)和簡化,設(shè)計和研制了具有實(shí)用化價值行波超聲波電機(jī)控制器：并將研究成果應(yīng)用于針對核磁成像設(shè)備而設(shè)計的行波超聲波電機(jī)隨動控制系統(tǒng)中,同時嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺。
上傳時間： 2013-07-13
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礦井高壓電網(wǎng)多以6KV 供電為主，高壓防爆開關(guān)成為了井下供電系統(tǒng)的最為關(guān)鍵的設(shè)備之一。近年來，由于煤礦開采中因電氣保護(hù)失控而引發(fā)事故的增長，國家對井下供電系統(tǒng)的可靠性、安全性的要求越來越高，因而采用現(xiàn)代化新技術(shù)對礦井下高壓控制設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造和創(chuàng)新被提到了一個重要的高度。隨著微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，以單片機(jī)為核心的高壓開關(guān)智能綜合保護(hù)技術(shù)，能夠較好地完成對多路信號進(jìn)行處理，增強(qiáng)和增加了保護(hù)的功能，其應(yīng)用對于提高供電質(zhì)量、保證人身安全、完善電網(wǎng)保護(hù)都具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文設(shè)計了一個雙CPU 的保護(hù)控制系統(tǒng)，雙CPU 結(jié)構(gòu)就是采用16 位DSP(Digital SignalProcessing)芯片TMS320LF2407A 和增強(qiáng)型51 單片機(jī)STC89C58RD+進(jìn)行分工合作并行處理，前者作為從CPU 完成各種保護(hù)功能，后者作為主CPU 完成參數(shù)的整定、顯示、數(shù)據(jù)下放以及PROFIBUS 通訊擴(kuò)展。既能充分利用DSP 的高速數(shù)據(jù)處理性能，提高保護(hù)動作特性； 同時，在不影響數(shù)據(jù)處理的情況下又?jǐn)U展了人機(jī)界面和總線通訊功能。 本文從理論上分析了礦井高壓電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的主要故障的電氣特征，并有針對性地提出了零序電流方向型選擇性漏電保護(hù)、相敏短路保護(hù)和絕緣監(jiān)視保護(hù)，然后分析了采樣原理和算法，確定了同步交流采樣和全波傅立葉算法相結(jié)合的采樣計算方法。此外，針對系統(tǒng)可能遇到的各種干擾，在硬件、軟件兩方面進(jìn)行了抗干擾設(shè)計。最后通過試驗數(shù)據(jù)驗證了系統(tǒng)對線路故障具有可靠的動作特性。 該保護(hù)控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定、動作可靠，簡單的按鍵操作和醒目的液晶顯示給工作人員帶來了極大方便，實(shí)現(xiàn)了檢測、保護(hù)、控制和通訊的一體化。 本課題是圍繞著天津市科技攻關(guān)立項項目“礦用高壓隔爆開關(guān)智能控制系統(tǒng)的開發(fā)”來進(jìn)行地研究。
標(biāo)簽： 開關(guān) 保護(hù) 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-11
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現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中，永磁同步電機(jī)(PMSM)由于其良好的性能，正得到越來越廣泛地應(yīng)用。永磁同步電機(jī)的控制策略有很多，不同的控制策略各有千秋。有的滿足了高性能要求，但成本卻很高；有的滿足了硬件低成本要求，但軟件算法非常復(fù)雜、或者性能不理想，等等。因此，針對實(shí)際的應(yīng)用場合，開發(fā)出性能價格比優(yōu)越的控制器系統(tǒng)是非常有價值的。 本課題就是基于此思想，兼顧硬件成本和軟件可行性，運(yùn)用低成本策略、較優(yōu)的軟件算法設(shè)計出雙閉環(huán)控制器系統(tǒng)，在低成本傳感器條件下實(shí)現(xiàn)了永磁同步電機(jī)正弦波驅(qū)動控制。 本文根據(jù)永磁同步電機(jī)磁場定向下的空間矢量數(shù)學(xué)模型，對其控制所需的位置、速度和電流參數(shù)展開分析。提出了基于離散位置信號進(jìn)行位置預(yù)估的原理，并分析了復(fù)雜工況下位置信號的矯正問題。利用BLDC方式與SVPWM方式的轉(zhuǎn)換，解決了肩動過程中永磁同步電機(jī)脈動和失步問題。分析了基于英飛凌XC164CM單片機(jī)系統(tǒng)直流側(cè)電阻采樣計算相電流原理。設(shè)計了基于英飛凌XC164CM單片機(jī)的控制系統(tǒng)，外圍功率驅(qū)動電路以及過電流保護(hù)等電路。編制了基于離散位置信號的永磁同步電機(jī)電壓空間矢量(SVPWM)控制策略的C語言程序，完成了軟件和系統(tǒng)的調(diào)試。 最后，進(jìn)行了一系列的實(shí)驗論證，并取得了理想的效果。
標(biāo)簽： 離散 信號 永磁同步電機(jī)
上傳時間： 2013-04-24
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本課題來源于重點(diǎn)航空研究項目——某型飛機(jī)電動舵機(jī)用雙余度隔槽嵌放式稀土永磁直流無刷電機(jī)的研制,進(jìn)行雙余度無刷直流電機(jī)的控制技術(shù)及性能研究具有理論意義、工程意義和顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益.論文介紹以AT89C51單片機(jī)與SG3525脈寬調(diào)制控制器為核心的雙余度稀土永磁無刷直流電機(jī)試驗器的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu),并對PWM調(diào)速控制、功率驅(qū)動輸出及GAL邏輯綜合等電路進(jìn)行分析,提出并設(shè)計了電流截止負(fù)反饋電路實(shí)現(xiàn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)和起動時的電流限制功能.在控制器軟件需求分析的基礎(chǔ)上,介紹了基于KeilC51的RTXTiny實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)的軟件工程化技術(shù).按照控制設(shè)計、編程、測試、試驗等規(guī)范,建立了完整的文檔,提高軟件的易讀性、易理解性,以達(dá)到軟件的高可靠性和強(qiáng)壯性.無刷直流電機(jī)是典型的強(qiáng)電與弱電相結(jié)合的系統(tǒng),并且飛機(jī)系統(tǒng)的電磁環(huán)境復(fù)雜,本文對系統(tǒng)的干擾源、傳播途徑等問題進(jìn)行了研究,并提出相應(yīng)的軟、硬抗干擾措施使系統(tǒng)性能達(dá)到總體設(shè)計要求.
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 控制系統(tǒng)設(shè)計 性能
上傳時間： 2013-07-21
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本文從課題要求和實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā),設(shè)計了以TMS320F240為核心的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng),詳細(xì)敘述了控制系統(tǒng)的搭建方法,并對永磁同步電機(jī)的初始位置檢測和死區(qū)補(bǔ)償作了理論的研究.本文的結(jié)構(gòu)和主要研究內(nèi)容如下:第一章介紹了永磁電機(jī)的原理、現(xiàn)狀和發(fā)展歷史.第二章對永磁同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型做了詳細(xì)的介紹.介紹了永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的主要組成部分電流環(huán),轉(zhuǎn)速環(huán)和位置環(huán)的常見控制策略,這三個環(huán)之間的關(guān)系和如何綜合調(diào)節(jié)這三個環(huán).控制系統(tǒng)采用的是矢量控制方法,本章最后詳細(xì)地分析了永磁同步電機(jī)的矢量控制策略,這種策略的軟件實(shí)現(xiàn)方法,并給出了基于MATLAB/SIMULINK的控制系統(tǒng)仿真.第三章從介紹了實(shí)際的電路設(shè)計,包括搭建以TMS320F240為核心的控制系統(tǒng)的搭建,智能功率模塊IPM的使用及控制的主要方法,控制面盤的設(shè)計.第四章分析了永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中的一個主要問題:初始位置檢測.分析了現(xiàn)有的初始位置檢測的主要方法,并提出了一種利用永磁同步電機(jī)的凸極效應(yīng)和非線性的磁化特性來估算轉(zhuǎn)子初始位置的方法.第五章介紹了矢量控制永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的死區(qū)補(bǔ)償問題.
標(biāo)簽： 永磁同步電機(jī) 矢量控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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本文首先介紹無刷直流電機(jī)原理及其常用的控制方法。在建立了無刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了MATLAB環(huán)境下控制系統(tǒng)的仿真模型，并對各個仿真模塊進(jìn)行了分析。設(shè)計了無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路。該控制系統(tǒng)以Motorola公司的MC68HC908JL3單片機(jī)為核心，功率變換電路采用三菱公司IPMPS21246-E模塊。介紹了電路的各個組成部分，給出了控制系統(tǒng)中采用的軟硬件抗干擾措施。針對雙閉環(huán)無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，深入研究了基于串級PI控制的控制策略，給出了參數(shù)選擇方法，并進(jìn)行了仿真分析。根據(jù)所設(shè)計的硬件電路及采用的控制策略，編制了相應(yīng)的控制系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件由物理層和應(yīng)用層組成。物理層的程序模塊是基本的硬件功能實(shí)現(xiàn)模塊，包括啟動按鍵讀入模塊、ADC模塊、故障顯示模塊、中斷模塊。應(yīng)用層程序調(diào)用物理層程序模塊，通過一定的算法邏輯，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)軟件的功能。最后對無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試。給出了系統(tǒng)運(yùn)行中的電壓、速度和電流等信號的實(shí)測波形，并進(jìn)行了分析。調(diào)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，具有良好的調(diào)速性能，達(dá)到預(yù)期的效果。
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 控制研究 調(diào)速
上傳時間： 2013-07-11
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晶閘管控制電抗器(TCR)型靜止無功補(bǔ)償裝置(SVC)由于其對快速波動負(fù)荷補(bǔ)償?shù)牧己眯Ч蔀榻陙頍o功補(bǔ)償?shù)臒狳c(diǎn)。本文對SVC的各種裝置進(jìn)行了介紹，研究了TCR型SVC的原理和控制方法，特別分析了12脈波TCR的諧波特性；引入了基于三角波調(diào)制的無功電流檢測方法，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了以AVR單片機(jī)為核心的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置控制器。在控制器硬件電路的基礎(chǔ)上，利用C語言進(jìn)行軟件編程實(shí)現(xiàn)了控制器對裝置的自動控制。通過變電站的現(xiàn)場實(shí)驗證明控制器能夠準(zhǔn)確、快速、可靠的控制TCR實(shí)現(xiàn)對波動負(fù)荷的快速補(bǔ)償。
上傳時間： 2013-08-03
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隨著電力電子裝置的廣泛應(yīng)用,人們對電能變換的控制能力日益提高.但這些非線性裝置所產(chǎn)生的無功和諧波污染也給電網(wǎng)帶來越來越嚴(yán)重的危害.研究有源電力濾波器以補(bǔ)償電力電子裝置所引起的無功和諧波污染已成為電力電子應(yīng)用技術(shù)中的一個重大研究課題. 本文主要研究一種基于DSP控制的運(yùn)用于高壓電力系統(tǒng)的新型大容量補(bǔ)償裝置,它結(jié)合了有源濾波器(APF)和靜止無功補(bǔ)償發(fā)生器(SVG),的優(yōu)點(diǎn),在抑制電網(wǎng)諧波的同時進(jìn)行無功補(bǔ)償. 傳統(tǒng)補(bǔ)償裝置主要采用模擬控制.但模擬控制存在電路復(fù)雜、控制性能差、易受環(huán)境干擾等缺點(diǎn).本文提出以TI公司TMS320LF2407高速處理器為核心的數(shù)字控制系統(tǒng).更重要的是,該補(bǔ)償裝置使用的電抗和電容元件比傳統(tǒng)SVC中的電抗器和電容元件小.大大縮小了裝置的體積和成本. 另外,由于補(bǔ)償裝置中IGBT模塊的額定工作電壓的限制,若要將其運(yùn)用于高壓系統(tǒng)需要連接特殊的升壓變壓器,成本較高.如果能夠借助一些輔助的外電路解決功率器件串聯(lián)工作時的均壓問題,那么就可以省去升壓變壓器的投資,降低了成本.這也是本文的一個研究方向. 本文首先回顧了電力系統(tǒng)有源濾波和無功補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展情況,然后闡述了有源濾波和無功補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟砗完P(guān)鍵技術(shù).在此基礎(chǔ)上,討論了電力系統(tǒng)有源濾波和無功補(bǔ)償裝置的硬件設(shè)計及軟件開發(fā).最后,使用Matlab對系統(tǒng)進(jìn)行了仿真并進(jìn)行了實(shí)驗驗證.
標(biāo)簽： DSP 控制 電力系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-09
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隨著世界范圍內(nèi)的能源危機(jī)越來越嚴(yán)重，每個國家都投入了極大的熱情開發(fā)新型節(jié)能型產(chǎn)品，而且整個社會的節(jié)能意識越來越高。我國2005年廣東發(fā)生的油荒現(xiàn)象已經(jīng)造成了局部能源恐慌，所以節(jié)能問題受整個社會關(guān)注的程度越來越高。 我國傳統(tǒng)螺桿泵采油系統(tǒng)的地面驅(qū)動部分采用異步電機(jī)加變速箱，長期以來存在“大馬拉小車”現(xiàn)象，系統(tǒng)效率和經(jīng)濟(jì)效益低下，耗能非常嚴(yán)重。 永磁無刷直流電機(jī)在進(jìn)入21世紀(jì)后，以其較高的效率和優(yōu)異的控制性能保持較高的發(fā)展勢頭，已廣泛用于社會生活的方方面面，如比家電行業(yè)，汽車行業(yè)和工業(yè)控制等等。 本文基于ST7MC設(shè)計了應(yīng)用于油田螺桿泵的永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。通過大量的資料和文獻(xiàn)閱讀，首先從無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理開始介紹，在建立無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，對整個控制系統(tǒng)的硬件和軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)說明，給出了正弦波控制策略的頻率和相角估算方法。 基于本控制系統(tǒng)的設(shè)計方案完成的6.5KW無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)成功在油田上試運(yùn)行，通過大量的負(fù)載試驗和井上運(yùn)行試驗驗證了該系統(tǒng)達(dá)到了較高的系統(tǒng)的效率和經(jīng)濟(jì)效益。并取得了預(yù)期的節(jié)能效果。
標(biāo)簽： ST7MC 螺桿泵 無刷直流電機(jī)
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：西伯利亞狼
隨著電力電子裝置越加廣泛的投入使用,電能得到了更加充分的應(yīng)用,但是伴隨而來的是越來越多的非線性、沖擊性負(fù)載的投入使用,電網(wǎng)中諧波污染日益嚴(yán)重,在針對此類諧波抑制和無功補(bǔ)償裝置的研究中,電力有源濾波器APF得到了廣泛應(yīng)用. 與傳統(tǒng)無源濾波器比較,有源電力濾波器具有動態(tài)響應(yīng)特性好,濾波特性不受系統(tǒng)阻抗的影響等優(yōu)勢.而APF所采用的諧波電流檢測方法,直接決定了諧波的檢測精度和跟蹤速度,是決定諧波補(bǔ)償特性的關(guān)鍵.本論文重點(diǎn)研究了諧波電流檢測方法. 在眾多有源濾波器的諧波及無功電流檢測算法中,基于三相瞬時無功功率理論的應(yīng)用最為廣泛.應(yīng)用此理論的i<,p>-i<,q>島檢測方法計算簡單,具有較好實(shí)時性,適合電流快速檢測的優(yōu)點(diǎn)；但同時也存在很多局限性. 本文首先通過分析、比較總結(jié)出各類APF的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性,系統(tǒng)地研究了有源電力濾波器的兩個關(guān)鍵技術(shù):諧波電流檢測和PWM信號發(fā)生器的控制策略；在此基礎(chǔ)上,針對在負(fù)載電流有較大突變時補(bǔ)償電路會產(chǎn)生較大畸變影響補(bǔ)償效果的問題,以及三相電壓畸變時i<,p>-i<,q>檢測法存在的誤差等問題,從基于DSP控制的三相四線制并聯(lián)型有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)出發(fā)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,提出了一種改進(jìn)的i<,p>-i<,q>檢測法,在該檢測法中增加了平衡.APF直流側(cè)電容總電壓和上下電容電壓的閉環(huán)控制,以消除負(fù)載電流突變時產(chǎn)生的畸變；并采用一種新穎的基于低通濾波的A相正序電壓提取單元來代替原始的i<,p>-i<,q>檢測法的PLL鎖相環(huán),在三相電壓畸變情況下仍可以正確提取A相正序電壓,以精確檢測出諧波和無功電流. 最后通過MATLAB6.5對系統(tǒng)進(jìn)行了仿真驗證,仿真結(jié)果表明該算法能有效保證檢測效果的實(shí)時性和精確性,證明了該算法的可行性.
上傳時間： 2013-04-24
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