文中設計完成了以數字信號處理器DSP為控制核心,以智能控制功率模塊IPM為驅動,以無刷直流電機作為伺服電機的一套高性能的電梯門機交流伺服系統。 論文闡述了設計的目的,給出了電機的選擇,介紹了無刷直流電機的優點;說明了門機運行曲線的形成及加減速運行時按S曲線方式運行的優點,并給出了加減速運行時S曲線的具體形成方法;針對門機控制系統的控制策略進行了詳細的研究,將自適應控制理論引入了電梯的門機控制系統中,并針對模型參考自適應控制的方法進行了分析,該方法的實施使系統的性能得到了提高。 系統采用TMS320LF2407A作為電梯的門機控制系統的核心控制器,對TMS320LF2407A作了詳細的介紹。文中對系統采用了全數字化設計,完成了總體硬件電路的設計,主要包括計算控制電路、信號采集電路、鍵盤輸入及顯示電路、驅動及保護電路等,并對每一部分電路的設計進行了具體的說明;驅動電路選用了智能控制功率模塊IPM,并針對所選模塊進行了說明。 在系統軟件設計中,采用對曲線進行離散的方式,給出了門機運行的參考模型,并根據采集的信號與參考模型進行對比,求出加/減速運行時S曲線實現的補償算法;并針對運行參數變化的影響,提出了對門機系統進行自適應控制的方法,給出了系統軟件的流程。 通過對系統的硬件及軟件的設計,實現了對電梯門機系統安全、可靠、平穩控制的目的。
上傳時間: 2013-06-22
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隨著社會生產的發展和人民生活水平的提高,對供電質量的要求也越來越高,電壓是標志電能質量的一個基本技術指標,它與無功功率密切相關。本文闡述了電壓無功綜合控制對于電力系統運行及工農業生產的重大意義;綜述了國內外在這一領域中的研究所取得的成果、面臨的問題和發展的前景。針對目前我國應用最為廣泛、性能價格比最佳的并聯電容與有載調壓變壓器綜合控制裝置的研制開發中所涉及的問題進行了較全面的分析與研究,提出了一種符合當前變電站綜合自動化發展需要的可靠性高、組態靈活、功能齊全的變電站電壓無功綜合控制方案。該方案主控單元選用抗干擾能力強、指令豐富、擴展靈活、通訊聯網能力強的西門子S7-226PLC作為控制核心;參數檢測單元選用可靠性高、具有通訊功能的智能型綜合電量變送器;控制主機通過與參數檢測單元通訊獲得所需參數,同時還可與上位機或其他具有串口的設備通訊。采用的電壓無功控制策略,從系統的實際需要出發,充分考慮了影響電壓無功控制效果的主要因素,控制決策以實時計算數據為參考,控制精度高,并有效避免了無效調節對設備及系統造成的危害;控制軟件根據已經確定的控制算法做出控制決策并能夠完成系統運行方式的自動識別、電容器的循環投切,電容器及分接頭的保護及通訊等功能。文中還闡述了電容器接線形式選擇、串聯電抗及高壓真空開關的選擇依據以及變壓器調檔控制原理。 理論分析和仿真計算均證明了本文中所提出的控制策略的精確性和嚴密性;試驗證明了該設計方案先進、靈活、可靠、功能齊全,符合電力系統自動化對控制裝置的要求。
上傳時間: 2013-06-01
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直接轉矩控制技術,是繼矢量控制技術之后出現的又一種新的控制思想,其控制手段直接,系統響應迅速,具有優良的靜、動態特性,系統魯棒性好,因而受到了普遍關注并得到了迅速發展。 本論文從交流調速技術的發展開始,分析了異步電機直接轉矩控制的基本原理,推導了u-l、i-n兩種磁鏈模型,并對這兩種磁鏈模型的適應范圍和特點進行了分析,然后推導了在全速范圍都適用的u-n模型。u-n模型的特點是:低速下工作于i-n模型,高速下工作于u-i模型,高低速之間自然過渡,加之引入電流調節器對電流觀測值進行補償,大大提高了模型的觀測精度。 然后以交流電力機車為例,介紹了直接轉矩控制技術在交流調速系統中的應用,并根據電力機車的牽引特性,設計了不同的控制策略: (1)低速區:采用圓形磁鏈的直接轉矩控制; (2)高速區:采用六邊形磁鏈的直接轉矩控制; (3)弱磁區:通過改變磁鏈給定值來調節轉矩,實現恒功率調節。 同時應用MATLAB/SIMULINK軟件建立了直接轉矩控制系統的仿真模型,并得出了仿真結果,驗證了該方法的正確性。 最后介紹了無速度傳感器的直接轉矩控制方法,推導了基于模型參考自適應(MRAS)理論的轉子轉速的辨識方法,建立了轉子轉速的辨識模型,并得到了仿真結果。
上傳時間: 2013-04-24
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無刷直流電機(BLDCM)是隨著電機控制技術、電力電子技術和微電子技術的發展而出現的一種新型電機。它是在有刷直流電機的基礎上發展起來的。無刷直流電機具有交流電機的結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列特點,又具有直流電機的運行效率高、無勵磁損耗以及調速性能好等諸多優點,在很多場合有廣泛的應用前景,成為了國內外研究的熱點。無刷直流電機傳統的理論部分分析和設計方法已經比較成熟,因此對無刷直流電機控制策略的研究就顯得十分重要。 PID控制以其結構簡單、可靠性高、易于工程實現等優點至今仍被廣泛應用。在系統模型參數變化不大的情況下,PID控制性能優良。但在工業上有許多無法建立精確數學模型的復雜控制對象和非線性控制對象,若采用傳統的PID進行控制的話,那么很難獲得比較理想的控制效果。 對于無刷直流電機而言,它是一個多變量、強耦合的非線性系統,固定參數的PID調節器無法得到很理想的控制性能指標。基于以上原因,本文以無刷直流電機為控制對象,通過分析無刷直流電機的數學模型,以BP神經網絡為基礎,設計了應用于無刷直流電機的神經網絡PID控制器。 在MATLAB平臺上,先利用神經網絡PID控制器,給出相應的控制算法,對典型的參數時變非線性系統的控制進行了仿真研究。仿真結果表明,同傳統PID控制器相比,神經網絡PID控制器對模型、環境具有較好的適應能力與較強的魯棒性,有效的改善了系統的控制結果,達到了預期的目的。隨后利用SIMULNK建立了無刷直流電機控制系統的仿真模型。分別采用普通PID控制器和神經網絡PID控制器對電機的不同運行狀況進行了仿真分析。仿真結果驗證了所建模型的正確性,并證明了神經網絡控制的優越性。
上傳時間: 2013-08-04
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電動摩托車具有零排放、低噪聲等優點,是真正的綠色環保輕型交通工具,它以方便j快捷等特點被越來越多的人們所接受,成為大中城市公共交通的理想補充。而無刷直流電動機以其控制簡單、可靠性高、輸出轉矩大等優點,被大量地用作電動摩托車驅動電機。本文主要研究基于AVR單片機的電動摩托車控制技術。 首先,分析了電動摩托車的發展趨勢,以及無刷直流電動機能在電動摩托車驅動領域得到廣泛應用的原因,并探討了電動摩托車無刷直流驅動電機的控制方法。 其次,在分析無刷直流電動機工作原理的基礎上,構造了無刷直流電動機的數學模型,確立了通過PWM調節改變電樞電壓的大小來調節轉速的控制策略。 第三,采用ATMEL公司的ATmega88單片機為控制核心,設計了包括電流檢測與保護、位置信號檢測、功率開關管驅動、電源轉換和電壓采樣與欠壓保護等一系列硬件電路,充分利用了ATmega88單片機成本低、功能豐富、運算能力強等優點,簡化了控制電路,提高了控制系統的可靠性,降低了控制成本。 第四,采用C語言編寫了控制程序,完善了控制功能,實現了軟、硬件控制方法的結合。使用ICC-AVR集成開發環境和SL-ISP在線編程,降低了開發成本;采用模塊化設計方法設計控制程序,提高了程序的可維護性。完成的功能模塊主要包括啟動與換相模塊、電動機轉速調節模塊、過電流與堵轉保護模塊、欠電壓保護模塊和定速巡航模塊等。 最后,對開發的控制系統進行了調試,并對實驗結果進行了分析。結果表明,控制系統運行可靠、實時性好,證明ATmega88單片機適合用作電動摩托車驅動電機的控制芯片。
上傳時間: 2013-05-20
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隨著電力電子技術、微處理器技術以及新的電機控制技術的發展,交流調速性能日益提高。變頻調速技術的出現使交流調速系統有取代直流調速系統的趨勢。但是國民經濟的快速發展要求交流變頻調速系統具有更高的調速精度、更大的調速范圍和更快的響應速度,一般的通用變頻器已經不能滿足工業應用的需求,而交流電機矢量控制調速系統能夠很好的滿足這個要求。矢量控制(Field Oriented Control),能夠實現交流電機電磁轉矩的快速控制,本文對三相交流異步電機的矢量控制系統進行了研究和分析,以高性能數字信號處理器為硬件平臺設計了基于DSP的三相交流異步電機的矢量控制系統,并分析了逆變器死區效應的產生,實現了逆變器死區的補償。 本文介紹了交流調速及其相關技術的發展,變頻調速的方案以及國內外對矢量控制的研究狀況。以三相交流異步電機在三相靜止坐標系下的數學模型為基礎,通過Clarke變換和Parke變換得到三相交流異步電機在兩相旋轉坐標系下的數學模型,并利用轉子磁場定向的方法,對該模型進行分析,設計了轉子磁鏈觀測器,以實現交流電機電流量的有效解耦,得到定子電流的轉矩分量和勵磁分量。仿照直流電機的控制方法,設計了矢量控制算法的電流與速度雙閉環控制系統。設計了以TMS320LF2407A為主控制器的硬件平臺,在此基礎上實現了矢量控制算法,論述了電壓空間矢量調制(SVPWM)的原理和方法,并對其進行了改進。最后對逆變器的死區進行了補償。 實驗表明基于轉子磁場定向的矢量控制(FOC)系統,結構簡單,電流解耦方便,動態性能好,精度較高,能夠基本滿足現代交流電機控制系統的轉矩和速度要求。
上傳時間: 2013-05-24
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隨著現代化工業生產的不斷發展,更高的調速精度、更大的調速范圍和更快的響應速度成為永磁同步電機調速系統的迫切要求,數字化控制系統正代表著這一發展方向。高性能數字信號處理器(控制器)的出現、電機控制理論以及電力電子器件的發展都為數字化控制的實現創造了條件。本文采用Microchip公司專用于電機控制的dsPIC30F3011型數字信號控制器(DSC)為核心,開發了用于電梯門機控制的數字化永磁同步電機矢量控制系統,并在硬件實驗平臺上獲得了驗證。 本文首先在永磁同步電機數學模型的分析基礎上,深入的研究了永磁同步電機的矢量控制的原理和常用控制策略。接著,經過比較各種矢量控制策略的優缺點,確定了i<,d>=0的控制策略和空間矢量脈寬調制(SVPWM)的電壓調制方法。文中對空間矢量脈寬調制(SVPWM)的原理及實現方法進行了詳細的闡述,并在此基礎上提出利用查表實現SVPWM控制的算法。然后,論文詳細論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設計和調試。軟件開發均在Microchip的MPLAB IDE集成開發環境下完成,軟件采用C語言編寫,實現了帶位置傳感器的速度閉環和位置閉環矢量控制,并給出了系統主程序及定時中斷服務程序的流程圖。永磁同步電機矢量控制的主要控制策略如轉子初始位置檢測、速度采樣計算及PI調節、SVPWM查表實現方法等都在定時中斷服務程序中完成。最后在硬件平臺上,對軟件進行系統調試,試驗表明本矢量控制系統能夠有效滿足電梯門機的控制需求,從而證明了系統設計的可行性。 在論文的最后,對全文的工作做了總結,并提出了系統需要進一步完善的地方。
上傳時間: 2013-06-27
上傳用戶:HGH77P99
電動油泵在國外高中檔汽車中已有廣泛應用,在國內,一些國產汽車也開始使用電動燃油泵,目前油泵電機普遍采用有刷直流電機,從而帶來壽命短、可靠性低、EMC性能差等不利影響。本論文基于實際需要,采用Magneforce/BIDC軟件,設計了一臺無刷直流電機油泵電機代替原有有刷直流電機,以期改善原有電動油泵的運行性能,提高可靠性,延長使用壽命。文中給出了兩種滿足性能指標的方案,并對它們的工作特性及額定運行性能作了比較。并就其中一種方案(四極六槽結構)研究了磁鋼極弧寬度、超前導通角對電機性能的影響,以及一系列設計參數對定位轉矩的影響。之后,論文采用了ANSOFT/MAXWELL軟件對樣機進行了磁場分析,得出了樣機在一個電周期內空載和負載時的磁場分布規律。另外論文采用了ANSYS軟件,分析了樣機的溫度場分布。 為了進一步分析無刷直流油泵電機的可靠性,論文建立了帶霍爾位置傳感器的無刷直流電機的Simulink仿真模型,并利用該仿真模型對無刷直流電機所可能發生的故障進行了仿真研究。仿真了無刷直流電機常見的包括電機本體、逆變器及位置傳感器在內的三類故障運行情況,在理論上對各個故障仿真結果進行了詳細分析,并在樣機上實驗驗證了仿真結果,這對進一步提高無刷直流電機的故障診斷水平及提高電機的可靠性具有重要的指導意義。 論文還根據樣機的性能參數及實際應用的需要,研制了一臺基于ML4425的無刷直流電機無位置傳感器控制器。實驗證明,該無位置傳感器控制無刷直流油泵電機可以取代原有的有刷電機,滿足實際應用的需要。
上傳時間: 2013-05-29
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隨著無刷直流電機在工業控制和家用電器等領域中的應用越來越廣泛,其傳統的帶位置傳感器無刷直流電機控制呈現出越來越多的局限性,由此,無位置傳感器控制便應運而生,特別是“反電勢”法無位置傳感器控制逐漸受到了人們的青睞,并成為無刷直流電機控制系統的研究熱點及發展主流。 論文在詳細介紹了無刷直流電機的運行原理及數學模型的基礎上,對反電勢過零檢測法無位置傳感器控制的原理以及過零檢測電路的設計進行了詳細的分析和研究。由于在零速或低速時電機反電勢為零或很小,基于反電勢的控制方法都需要特殊的起動技術,本文在分析常有起動方法的優缺點的基礎上,提出了一種新的起動方法一轉子位置閉環起動法,該起動方法包括轉子零初始位置檢測、轉子位置閉環加速以及切換至反電勢法運行三個步驟,并通過仿真和實驗證明,與傳統的三段式起動方法相比,該起動方法具有更優良的起動性能。同時,本文還對反電勢法無位置傳感器控制的檢測誤差及干擾影響進行了系統的理論分析,并提出了相應的誤差補償及干擾抑制措施。 最后,確立了以MC56F805為核心的無刷直流電機無位置傳感器控制系統的硬件系統,搭建了相應的硬件實驗平臺。在Codewarrior集成開發環境下完成了整個無刷直流電機無位置傳感器控制系統的軟件設計。實驗證明,所研制的試驗軟硬件平臺能很好地完成無刷直流電機無位置傳感器控制功能,控制系統結構簡單、響應快速、可靠性高。
上傳時間: 2013-07-21
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本文系統地論述了應用單片機開發步進電動機二維運動控制器的方法。該二維運動控制器的樣品已經研制出來,經過實際運行測試,達到了設計要求,既能實現兩軸獨立運動控制,又能靈活方便地進行聯動控制。由于控制軟件對步進電動機采用了適當的自動調速方案,使得電機在運動過程中沒有失步現象,運行平穩,定位精度高,重復定位性好。 本文所完成的主要工作有:(1)步進電動機驅動電路的研究。(2)系統控制方案設計。(3)硬件系統設計。單片機的選擇、串行通信等電路設計。(4)軟件系統設計。該控制器重點在于步進電動機的驅動電路硬件與控制軟件的設計,以及上下位機串口通信的實現。本設計的控制環節由AT89S52單片機和環形分配器PMM8713構成,單片機采用RS-485標準的串口通信與上位機進行通信,利用PMM8713產生步進電動機運行和正反轉的控制信號。驅動環節采用UC3842實現恒流驅動,給出特定的脈沖驅動信號,驅動功率管進行開通和關斷,使步進電動機按照規定的軌跡和速度運行。軟件部分由上位機軟件和下位機軟件共同組成。上位機軟件用Visual Basic編制,界面友好,下位機軟件用單片機匯編語言編制。上位機輸入的指令經編譯生成相應的目標代碼并通過計算機串口發送到下位機中。下位機的功能:一是接收來自上位機的數據和命令;二是根據上位機發送的命令執行相應的動作;三是向上位機發送有關提示信息。 該控制系統在設計方面具有如下特點: 1.采用內部時鐘方式產生步進電動機的驅動脈沖,而沒有采用高速脈沖發生器等外部方式,用軟件來實現,從而降低硬件成本。 2.硬件設計方面,盡可能地選擇了標準化、模塊化的電路,從而提高了設計的成功率和結構的靈活性。 3.盡可能選用了功能強、集成度高、通用性好、市場貨源充足的電路或芯片。 控制器硬件結構簡單,成本低廉,控制可靠,功能強大,使用方便,因而具有十分廣闊的應用前景。
上傳時間: 2013-05-16
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