無(wú)刷直流電機(jī)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用前景廣闊的電機(jī),應(yīng)用傳統(tǒng)的控制理論對(duì)其進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析的技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟,在此基礎(chǔ)上研發(fā)出的各種調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用。因此,無(wú)刷直流電機(jī)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用,在很大程度上依賴(lài)于對(duì)一些先進(jìn)控制策略的研究。 為了改進(jìn)無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制性能,本文基于灰色控制理論建立了無(wú)刷直流電機(jī)灰色PID控制調(diào)速系統(tǒng)模型。常規(guī)的PID控制以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、易于工程實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)至今仍被廣泛采用。在系統(tǒng)模型參數(shù)變化不大的情況下,PID控制性能優(yōu)良,但無(wú)刷直流電機(jī)是一種多變量、非線性的控制系統(tǒng),傳統(tǒng)的PID控制器難以克服電機(jī)自身參數(shù)不確定和擾動(dòng)帶來(lái)的轉(zhuǎn)速偏差問(wèn)題,無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確快速的控制?;疑刂破魇窃诶^承經(jīng)典PID控制器不依賴(lài)于對(duì)象模型優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,通過(guò)改進(jìn)經(jīng)典PID固有缺陷而形成的新型控制器,性能優(yōu)良并且算法簡(jiǎn)單。該控制器設(shè)計(jì)不需要建立電機(jī)的精確數(shù)學(xué)模型,對(duì)參數(shù)變化和負(fù)載擾動(dòng)不敏感。系統(tǒng)較好地實(shí)現(xiàn)了給定速度參考模型的自適應(yīng)跟蹤,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能適應(yīng)環(huán)境變化,具有較強(qiáng)的魯棒性。 本文以灰色系統(tǒng)理論為基礎(chǔ),把無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型分為確定部分與不確定部分,對(duì)被控對(duì)象的不確定部分建立灰色模型,進(jìn)行灰色預(yù)估補(bǔ)償,使控制系統(tǒng)的灰量得到一定程度的白化。對(duì)所提出的無(wú)刷直流電機(jī)灰色PID控制調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了仿真,對(duì)仿真結(jié)果給出理論分析;以TMS320F2812型DSP為核心控制器建立了無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于灰色PID控制算法的無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)受電機(jī)參數(shù)變化影響較小,具有較高的控制精度和魯棒性,表現(xiàn)出優(yōu)良的動(dòng)、靜態(tài)性能。
標(biāo)簽: 控制 無(wú)刷 直流電機(jī)調(diào)速
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)(HEV)作為降低城市汽車(chē)尾氣污染、減少油耗和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的行業(yè)新技術(shù),前景十分廣闊,日益受到人們的關(guān)注,其開(kāi)發(fā)也成為新的熱點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)是HEV的核心部分,其性能的優(yōu)劣很大程度上決定了車(chē)輛的動(dòng)態(tài)性能,因此對(duì)其進(jìn)行研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 本文主要研究混合動(dòng)力車(chē)用交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng),以高性能的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為核心,采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制(FOC)算法,設(shè)計(jì)了一種基于DSP的交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器。主要研究?jī)?nèi)容如下: 首先,在分析國(guó)內(nèi)外研究狀況和比較幾種常用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的基礎(chǔ)上,結(jié)合HEV對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特性要求,選擇交流異步電機(jī)作為HEV的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制技術(shù)作為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方案。 其次,以交流異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)建立了轉(zhuǎn)子磁鏈位置的電流計(jì)算模型,實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁電流分量的有效解耦。結(jié)合矢量控制理論及電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)給出了混合動(dòng)力車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。 最后,以一臺(tái)5kw異步電機(jī)作為控制對(duì)象,搭建了系統(tǒng)主電路。系統(tǒng)控制電路以TMS32OLF2407A DSP為核心,由電流、電壓及速度等檢測(cè)模塊和CAN總線通信模塊組成。系統(tǒng)以CCS2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境為平臺(tái),采用匯編語(yǔ)言編程,設(shè)計(jì)了基于DSP的矢量控制具體的軟件實(shí)現(xiàn)方法,實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化的HEV驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)。論文給出了驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行的調(diào)試結(jié)果并進(jìn)行了分析。 實(shí)驗(yàn)表明該控制系統(tǒng)響應(yīng)速度快,電壓利用率高,動(dòng)態(tài)性能好,能夠滿(mǎn)足HEV對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能的要求,對(duì)開(kāi)發(fā)出低成本、高性能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)具有實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽: 混合動(dòng)力 車(chē)用 矢量控制
上傳時(shí)間: 2013-07-06
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目前,油田的開(kāi)采都是通過(guò)抽油機(jī)抽取地下的石油,因此國(guó)內(nèi)油田對(duì)抽油機(jī)的需求量非常大。然而,據(jù)統(tǒng)計(jì)在油田生產(chǎn)成本中約有三分之一為電能消耗,其中抽油機(jī)消耗的電能約占總電能消耗的80%。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是抽油機(jī)消耗電能的主要設(shè)備,年耗電量超過(guò)百億KWh。所以對(duì)抽油機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造,最大限度地挖掘抽油機(jī)的節(jié)電潛力,可帶來(lái)相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 采用超高轉(zhuǎn)差電機(jī)作為抽油機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī),是現(xiàn)有改進(jìn)抽油機(jī)系統(tǒng)的主要措施之一。這種電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子電阻較大,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩得到有效提高,安裝容量得以降低;機(jī)械特性軟,遇到換相沖擊載荷時(shí),轉(zhuǎn)速下降,靠曲柄慣性作用,減速器和電動(dòng)機(jī)的扭矩變化趨于平緩,峰值扭矩明顯降低,從而改善了機(jī)、桿、泵的配合,提高了泵的充滿(mǎn)系數(shù),增加產(chǎn)液量,達(dá)到系統(tǒng)節(jié)能的目的。此外,抽油機(jī)的工作過(guò)程中,驅(qū)動(dòng)電機(jī)有時(shí)會(huì)處于發(fā)電狀態(tài),對(duì)供電網(wǎng)的電能質(zhì)量造成很大危害。超高轉(zhuǎn)差率電機(jī)能夠有效避免發(fā)電狀態(tài)的出現(xiàn),從而減小對(duì)供電網(wǎng)的沖擊,保證供電質(zhì)量。 本課題以抽油機(jī)節(jié)能改造中驅(qū)動(dòng)電機(jī)節(jié)能為出發(fā)點(diǎn),從超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等方面,對(duì)該類(lèi)型電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了理論分析。此外,本文還從能量平衡的角度,以抽油機(jī)中的動(dòng)能平衡理論為基礎(chǔ)分析了電機(jī)轉(zhuǎn)差率對(duì)抽油機(jī)節(jié)能的影響。 最后,本文結(jié)合抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)分析和抽油機(jī)曲柄運(yùn)動(dòng)曲線,以抽油機(jī)載荷系數(shù)為目標(biāo)函數(shù),編寫(xiě)了優(yōu)化計(jì)算程序,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)適合某一井況下抽油機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最優(yōu)轉(zhuǎn)差率的定量計(jì)算,并以此作為設(shè)計(jì)或者選配超高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)的依據(jù)。
標(biāo)簽: 抽油機(jī) 應(yīng)用研究 電動(dòng)機(jī)
上傳時(shí)間: 2013-07-07
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在伺服系統(tǒng)中,為了實(shí)現(xiàn)高精度的控制,往往需要實(shí)時(shí)地檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。用來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置的角度傳感器主要有光電編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器。光電編碼器雖然能夠達(dá)到很高的精度,但是它的抗干擾性差,不宜應(yīng)用在條件惡劣的場(chǎng)合中;相比較而言,旋轉(zhuǎn)變壓器(簡(jiǎn)稱(chēng)旋變)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,堅(jiān)固耐用,抗干擾性強(qiáng),能夠應(yīng)用在各種條件惡劣的場(chǎng)合中,所以獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 本文采用的旋變樣機(jī)是一種新型的磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器。分析了它的定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、定子繞組的連接方式以及轉(zhuǎn)子形狀的優(yōu)化;并在此基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出了它的正余弦輸出反電勢(shì)的表達(dá)式;最后在電磁場(chǎng)分析軟件Ansoft中,以樣機(jī)為原型建立了仿真模型,分析了它內(nèi)部的電磁場(chǎng)分布以及正余弦輸出反電勢(shì)的波形。 其次,本文設(shè)計(jì)了一種以DSP為核心的R2D電路系統(tǒng)。它以振蕩電路產(chǎn)生的正弦波電壓信號(hào)作為旋變的激勵(lì)信號(hào),加上相關(guān)的外圍電路,構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)變壓器一數(shù)字轉(zhuǎn)換器,解算出了旋變的軸角θ;并在此基礎(chǔ)上,分析了產(chǎn)生角度解算誤差的各種因素,同時(shí)計(jì)算出了旋變的轉(zhuǎn)速n。 最后,在上述解算方案的基礎(chǔ)上,本文又給出了第二種解算方案,即:DSP產(chǎn)生的方波經(jīng)過(guò)濾波之后作為旋變的激勵(lì)信號(hào),解算出了旋變的軸角θ;然后比較了這兩種解算方案的優(yōu)缺點(diǎn),重點(diǎn)分析了激勵(lì)信號(hào)中的諧波分量對(duì)正余弦輸出反電勢(shì)以及角度解算的影響。
標(biāo)簽: R2D 旋轉(zhuǎn)變壓器 電路
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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AT89C2051單片機(jī)做節(jié)日彩燈控制電路程序
上傳時(shí)間: 2013-05-23
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文章介紹了一種用單片機(jī)控制的直流PWM調(diào)速裝置實(shí)現(xiàn)小功率直流電機(jī)調(diào)速
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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基于DSP在線式UPS不間斷電源控制系統(tǒng)的研究
上傳時(shí)間: 2013-07-08
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本課題提出了一套采用直流斬波技術(shù)的永磁無(wú)刷直流電機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)。一方面研制了一種新穎的端電壓邏輯換相控制策略,它通過(guò)分析電機(jī)三相繞組端電壓的大小關(guān)系得出控制逆變橋開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的信號(hào)。結(jié)合電機(jī)預(yù)定位起動(dòng)原理,設(shè)計(jì)出的端電壓邏輯信號(hào)分析處理電路,有效克服了電機(jī)起動(dòng)的困難,確保電機(jī)的順利起動(dòng),并在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中得到了論證。這種完全用硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的電子換相,無(wú)疑大大降低了控制系統(tǒng)的成本,具有一定的實(shí)用價(jià)值。另一方面采用直流斬波技術(shù)的無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng),從而大大減小了電流的脈動(dòng)。本文闡述的方法不但適用于一般的三相四線制無(wú)刷直流電機(jī),還適用于三相三線制的電機(jī),從而擴(kuò)大了其應(yīng)用的范圍。 本論文先對(duì)無(wú)位置傳感器永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹;然后分別著重介紹了兩個(gè)部分的設(shè)計(jì)工作:無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制和采用直流斬波技術(shù)的調(diào)速系統(tǒng);最后給出了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。 根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)的無(wú)位置傳感器永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的平滑起動(dòng)、無(wú)振動(dòng)和失步現(xiàn)象,具有良好的調(diào)速性能。
標(biāo)簽: 無(wú)位置傳感器 控制系統(tǒng) 無(wú)刷直流
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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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(chē)。雙向DC/DC變換器作為燃料電池汽車(chē)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(chē)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??刂撇呗??;?刂撇呗允悄壳皠?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??刂葡嚓P(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??刂拼嬖诘撵o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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隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展,對(duì)作為工業(yè)裝備重要驅(qū)動(dòng)源之一的伺服系統(tǒng)的性能提出了越來(lái)越高的要求。永磁同步電機(jī)( PMSM)作為交流伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度高、效率高、易于散熱及維護(hù)保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn),正得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。要構(gòu)建高性能的伺服系統(tǒng),好的伺服控制系統(tǒng)則必不可缺,本論文主要圍繞高性能的永磁同步電流伺服控制系統(tǒng)這一主題展開(kāi)研究。 根據(jù)永磁同步電機(jī)的動(dòng)態(tài)dq數(shù)學(xué)模型,從實(shí)現(xiàn)高性能的轉(zhuǎn)矩控制出發(fā),對(duì)永磁同步電機(jī)的矢量控制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)等控制策略進(jìn)行了比較分析。針對(duì)本伺服系統(tǒng)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點(diǎn),選用了具有線性控制轉(zhuǎn)矩特性,能獲得比較平穩(wěn)轉(zhuǎn)矩輸出的基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的id=0的矢量控制策略,同時(shí)還介紹了該策略的重要組成部分空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)(SVPWM),并在MATLAB仿真平臺(tái)對(duì)所選控制方案進(jìn)行了仿真研究。 對(duì)控制系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì),詳細(xì)分析了針對(duì)16位定點(diǎn)DSP控制器TMS320LF2407A的程序設(shè)計(jì)特點(diǎn),建立了電機(jī)的標(biāo)幺值模型,解決了變量的定標(biāo)問(wèn)題。并介紹了電機(jī)控制程序的總體結(jié)構(gòu)以及相關(guān)模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程。 為實(shí)現(xiàn)高性能的伺服控制系統(tǒng),使伺服系統(tǒng)輸出平滑的轉(zhuǎn)矩,本文還對(duì)電壓型PWM逆變器“死區(qū)效應(yīng)”引入的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了分析,分析表明了在永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中,由“死區(qū)效應(yīng)”造成的誤差電壓矢量與永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置之間的關(guān)系,并應(yīng)用一種實(shí)用的死區(qū)補(bǔ)償技術(shù)減小了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),提高了系統(tǒng)的性能。 最后在伺服系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合調(diào)試,并在此基礎(chǔ)上做了大量的實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)性能可靠且擁有優(yōu)良的調(diào)速性能。
標(biāo)簽: 永磁同步電機(jī) 伺服控制 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間: 2013-06-18
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