船舶自動(dòng)操舵儀又稱自動(dòng)舵，用來(lái)保持船舶在給定航向或航跡上航行，是船舶操縱的關(guān)鍵設(shè)備。船舶自動(dòng)舵尚沒有專用的故障診斷系統(tǒng)，當(dāng)前的維修方法不能滿足快速保障和應(yīng)急保障的需要。本文結(jié)合某型自動(dòng)舵微機(jī)通道故障診斷科研項(xiàng)目，重點(diǎn)論述某型自動(dòng)舵數(shù)字控制系統(tǒng)的故障診斷設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，研究了基于模糊推理的船舶自動(dòng)舵故障診斷專家系統(tǒng)和基于支持向量機(jī)的船舶自動(dòng)舵模擬電路故障診斷方法。 對(duì)某型自動(dòng)舵充分調(diào)研，在了解系統(tǒng)軟、硬件的總體技術(shù)要求和指標(biāo)的基礎(chǔ)上，建立檢測(cè)對(duì)象的數(shù)學(xué)模型和物理模型。確定故障檢測(cè)的對(duì)象特點(diǎn)，為系統(tǒng)故障仿真、參數(shù)辨識(shí)做好準(zhǔn)備，并為后續(xù)的故障檢測(cè)、診斷方法研究提供了參考。 結(jié)合某型自動(dòng)舵數(shù)字控制系統(tǒng)實(shí)際情況，確定其故障診斷系統(tǒng)采用分層遞階結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)底層為基于嵌入式微處理器的信號(hào)檢測(cè)單元，負(fù)責(zé)獲取微機(jī)通道的總線控制權(quán)以及信號(hào)預(yù)處理；系統(tǒng)中間層為通訊子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)底層多個(gè)檢測(cè)單元信息集中傳送；系統(tǒng)頂層為故障診斷和顯示子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)微機(jī)通道的信息進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得出最終診斷結(jié)論。 船舶自動(dòng)舵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)繁雜，很多故障很難用精確的公式將它表示出來(lái)，提出了基于模糊推理的船舶自動(dòng)舵故障診斷專家系統(tǒng)，提高了自動(dòng)舵故障診斷準(zhǔn)確性。該系統(tǒng)將模糊數(shù)學(xué)、模糊診斷原理及專家經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，采用模糊產(chǎn)生式知識(shí)表示法，確定模糊關(guān)系矩陣及語(yǔ)義距離，設(shè)計(jì)相關(guān)硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了船舶自動(dòng)舵故障診斷模糊專家系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊。 為解決船舶自動(dòng)舵模擬電路故障診斷復(fù)雜多樣難于辨識(shí)的問題，提出了基于支持向量機(jī)的故障診斷方法。該方法通過電路仿真分析，給出了各故障模式下電壓頻率響應(yīng)，提取具有代表性的故障特征，建立了以支持向量機(jī)為基礎(chǔ)的模擬電路故障診斷模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該方法可有效診斷模擬電路中的元件故障，且對(duì)于元件容差引起的故障診斷模型的不確定性具有較強(qiáng)的魯棒性，滿足非線性電路的故障診斷要求。
標(biāo)簽： 自動(dòng) 故障診斷 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流電源系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題受到越來(lái)越多的關(guān)注。傳統(tǒng)的整流環(huán)節(jié)廣泛采用二極管不控整流和晶閘管相控整流電路，向電網(wǎng)注入了大量的諧波及無(wú)功，造成了嚴(yán)重的污染。提高電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)以及降低輸入電流諧波成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。功率因數(shù)校正技術(shù)是減小用電設(shè)備對(duì)電網(wǎng)造成的諧波污染，提高功率因數(shù)的一項(xiàng)有力措施。本文所做的主要工作包括以下幾部分： 1.分析了單位功率因數(shù)三相橋式整流的工作原理，這種整流拓?fù)鋸墓ぷ髟砩峡梢苑殖蓛刹糠郑汗β室驍?shù)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和常規(guī)整流網(wǎng)絡(luò)。在此基礎(chǔ)上，為整流電路建立了精確的數(shù)學(xué)模型。 2.這種單位功率因數(shù)三相橋式整流的輸入電感是在額定負(fù)載下計(jì)算出的，當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，其功率因數(shù)會(huì)降低。針對(duì)這種情況，提出了一種新的控制方法。常規(guī)整流網(wǎng)絡(luò)向電網(wǎng)注入的諧波可以由功率因數(shù)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行補(bǔ)償，所以輸入功率因數(shù)相應(yīng)提高。負(fù)載消耗的有功由電網(wǎng)提供，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)既不消耗有功也不提供任何有功。根據(jù)功率平衡理論，可以確定參考補(bǔ)償電流。雙向開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷由滯環(huán)電流控制確定。在這一方法的控制下，雙向開關(guān)工作在高頻下，因此輸入電感值相應(yīng)降低。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明：新的控制方法下，負(fù)載變化時(shí)，輸入電流仍接近于正弦，功率因數(shù)接近1。 3.根據(jù)IEEE-519標(biāo)準(zhǔn)對(duì)諧波電流畸變率的要求，為單位功率因數(shù)三相橋式整流提出了另一種控制方法。該方法綜合考慮單次諧波電流畸變率、總諧波畸變率、功率因數(shù)、有功消耗等性能指標(biāo)，并進(jìn)行優(yōu)化，推導(dǎo)出最優(yōu)電流補(bǔ)償增益和相移。將三相負(fù)載電流通過具有最優(yōu)電流補(bǔ)償增益和相移的電流補(bǔ)償濾波器，得到補(bǔ)償后期望的電網(wǎng)電流，驅(qū)動(dòng)雙向開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷。仿真和實(shí)驗(yàn)都收到了滿意的效果，使這一整流橋可以工作在較寬的負(fù)載范圍內(nèi)。 4.單位功率因數(shù)三相橋式整流中直流側(cè)電容電壓隨負(fù)載的波動(dòng)而波動(dòng)，為提高其動(dòng)、靜態(tài)性能，將簡(jiǎn)單自適應(yīng)控制應(yīng)用到了直流側(cè)電容電壓的控制中，并提出利用改進(jìn)的二次型性能指標(biāo)修改自適應(yīng)參數(shù)的方法，可以在實(shí)現(xiàn)對(duì)參考模型跟蹤的同時(shí)又不使控制增量過大，與常規(guī)的PI型簡(jiǎn)單自適應(yīng)控制相比在適應(yīng)律的計(jì)算中引入了控制量的增量和狀態(tài)誤差在k及k+1時(shí)刻的采樣值。利用該方法為直流側(cè)電壓設(shè)計(jì)了控制器，并進(jìn)行了仿真與實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明與PI型適應(yīng)律相比，新的控制器能提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，負(fù)載變化時(shí)系統(tǒng)的魯棒性更強(qiáng)。
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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人臉檢測(cè)和定位是在圖像中進(jìn)行人臉檢測(cè),以及確定圖像中人臉的位置、大小、個(gè)數(shù)等信息,最初作為自動(dòng)人臉識(shí)別系統(tǒng)的定位環(huán)節(jié)被提出,近年來(lái)由于其在安全訪問、智能監(jiān)測(cè)、虛擬現(xiàn)實(shí)、基于內(nèi)容的檢索和新一代人機(jī)界面等領(lǐng)域的應(yīng)用需求,作為一個(gè)獨(dú)立的課題也備受研究者的重視。 論文針對(duì)人臉檢測(cè)定位和識(shí)別技術(shù)在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特殊應(yīng)用,進(jìn)行人臉檢測(cè)和定位算法研究,并將這些算法通過DSP進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。論文工作如下： 1.本文針對(duì)人臉檢測(cè)和定位問題,提出了基于YUV色彩空間的膚色檢測(cè)的改進(jìn)算法,通過在YUV空間對(duì)人臉膚色的聚類分析,建立了YUV膚色模型。仿真結(jié)果表明,該模型可以有效地檢測(cè)到圖像中的膚色區(qū)域,為人臉的粗定位奠定了基礎(chǔ)。 2.針對(duì)圖像中膚色不一定是人臉的問題,在人臉檢測(cè)時(shí),利用膚色確定候選區(qū)域,再利用一些規(guī)則對(duì)人臉候選區(qū)域進(jìn)行判別或合并。針對(duì)圖像只中存在一個(gè)人臉的情況,采用改進(jìn)的坐標(biāo)軸投影方法進(jìn)行單個(gè)人臉的檢測(cè)定位；針對(duì)圖像中存在多個(gè)人臉的情況,利用改進(jìn)的區(qū)域標(biāo)定算法進(jìn)行多個(gè)人臉的檢測(cè)定位,使得算法能夠完成單人臉檢測(cè)和多人臉的檢測(cè)定位,仿真結(jié)果表明了算法的有效性。 3.論文提出了通過DSP圖像處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以上算法的過程,首先在MATLAB環(huán)境研究算法,然后進(jìn)行算法的DSP移植,采用了有利于DSP處理的圖像存儲(chǔ)格式和算法結(jié)構(gòu),改善了算法的實(shí)時(shí)性。實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明了算法在DSP上實(shí)現(xiàn)的正確性和可行性。 基于DSP的人臉檢測(cè)和定位算法的實(shí)現(xiàn),對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化發(fā)展具有重要的實(shí)際意義。
上傳時(shí)間： 2013-05-22
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基于現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究是自動(dòng)控制領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。在各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線中，CAN總線以其成本低、速度快、實(shí)時(shí)性和可靠性較高等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。CIA(CAN in Automation)協(xié)會(huì)發(fā)布了完整的CANopen協(xié)議，定義了應(yīng)用層和通訊子協(xié)議，為基于現(xiàn)場(chǎng)總線的分布式控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用提供了解決之道。 本文研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展現(xiàn)狀后，以改善現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的運(yùn)行效率，提高實(shí)時(shí)性和信息處理能力為前提，淺析CAN總線高層通訊協(xié)議CANopen，分析了主、從節(jié)點(diǎn)的各個(gè)功能，說(shuō)明了功能的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案。 然后，本文將CANopen協(xié)議應(yīng)用于分布式控制系統(tǒng)，詳細(xì)論述了基于PIC18控制器的從節(jié)點(diǎn)和基于DSP控制器的主節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)過程。主、從節(jié)點(diǎn)具有基于CANopen協(xié)議的總線通信功能。從節(jié)點(diǎn)具有數(shù)字量和模擬量輸入輸出功能。主節(jié)點(diǎn)可以通過鍵盤對(duì)各節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)和各節(jié)點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，還可以通過液晶屏顯示實(shí)時(shí)控制量和各節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)。PC機(jī)能在線監(jiān)測(cè)CAN報(bào)文數(shù)據(jù)流。本文對(duì)兩種類型節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)思想、硬件組成和軟件設(shè)計(jì)均做了詳盡的闡述，并給出了部分關(guān)鍵硬件原理圖和軟件流程圖。 最后，把已開發(fā)的從節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)溫度測(cè)控系統(tǒng)和一個(gè)電機(jī)控制系統(tǒng)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，證明系統(tǒng)具有良好的實(shí)時(shí)性，通訊穩(wěn)定可靠，解決了傳統(tǒng)CAN總線節(jié)點(diǎn)通訊可控性差，無(wú)法靈活設(shè)置的問題。對(duì)目前國(guó)內(nèi)CAN總線應(yīng)用中大多把精力放在硬件之上的底層軟件開發(fā)，少有使用上層軟件協(xié)議的習(xí)慣，起到了一定的推動(dòng)意義，提高了應(yīng)用水平。
標(biāo)簽： CANopen 協(xié)議 分布式控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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為了解決現(xiàn)有環(huán)形線圈車檢器在工程應(yīng)用中出現(xiàn)的誤檢問題，尤其是對(duì)同一輛大車的多次誤觸發(fā)問題，本文深入研究導(dǎo)致誤檢現(xiàn)象的具體原因，并在這基礎(chǔ)上提出了一套軟硬件的解決方法，以減少誤觸發(fā)現(xiàn)象，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確率。 為了方便測(cè)量與調(diào)試，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)PC端軟件。它與實(shí)驗(yàn)室原有的頻率采集工具一塊配合工作，能實(shí)時(shí)而直觀地察看車檢器的工作狀況，從而有利于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與問題分析。通過實(shí)驗(yàn)分析，本文總結(jié)了誤檢現(xiàn)象的若干情形，以及導(dǎo)致誤檢問題的主要原因。 針對(duì)上述分析的發(fā)現(xiàn)—車檢器采用的單一閾值法不能適應(yīng)復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，本文對(duì)檢測(cè)算法作了改進(jìn)：對(duì)車輛到達(dá)的檢測(cè)，仍采用單一閾值法；對(duì)車輛離開的檢測(cè)，則采用平坦性判定法。后者利用了在車輛離開時(shí)，線圈頻率從非平坦變?yōu)槠教惯@一特征。它有簡(jiǎn)單、易移植和防誤檢的特點(diǎn)。 為了從應(yīng)用層面解決問題，本文設(shè)計(jì)了一種基于改進(jìn)算法的車檢器。與同類車檢器相比，它除了集成上述車檢算法外，還提供一個(gè)RS-232的測(cè)試端口，按一定的數(shù)據(jù)協(xié)議與PC端的診斷軟件通訊，能夠幫助現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作的開展。 本文還利用了新車檢器做了兩組的實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)室環(huán)境與高速公路車輛檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)。第一組驗(yàn)證了改進(jìn)算法的防誤檢性能，并計(jì)算它的檢測(cè)延遲。其中檢測(cè)延遲的計(jì)算，有助于協(xié)調(diào)車輛檢測(cè)系統(tǒng)中線圈、車檢器與攝像頭三者間的工作。第二組驗(yàn)證了新車檢器的檢測(cè)性能，包括識(shí)別和延遲兩方面內(nèi)容。兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證實(shí)了改進(jìn)算法的實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽： 環(huán)形 技術(shù)研究 線圈
上傳時(shí)間： 2013-06-16
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隨著國(guó)內(nèi)交流伺服電機(jī)等硬件技術(shù)逐步成熟，高運(yùn)算能力的控制芯片與電機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合，具有高效、節(jié)能和可移植性好等特點(diǎn)，這樣使得交流伺服系統(tǒng)成為現(xiàn)代電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。 本文主要是基于MCU研究和設(shè)計(jì)了交流永磁電機(jī)位置伺服控制系統(tǒng)。針對(duì)三相永磁同步電機(jī)的物理方程，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立轉(zhuǎn)矩方程，采用Id=0的矢量控制策略，建立一套完整的全數(shù)字交流位置伺服控制系統(tǒng)。 硬件方面，采用的是瑞薩公司專用電機(jī)控制Tiny系列芯片M30262F8作為控制芯片，并由三菱公司的第三代IPM模塊PS21564實(shí)現(xiàn)功率驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)電路，縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。由交流電流傳感器檢測(cè)三相定子繞組電流；由增量式磁性編碼器檢測(cè)永磁轉(zhuǎn)子位置，并設(shè)計(jì)一種比較快速的轉(zhuǎn)子初始檢測(cè)方法。 軟件方面，采用結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言C和單片機(jī)M16C匯編語(yǔ)言混編，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)初始化、三環(huán)控制、電流跟隨型PWM控制，提高編寫代碼的效率，同時(shí)保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制性能；由軟件方式實(shí)現(xiàn)經(jīng)典PID控制和簡(jiǎn)單模糊控制相結(jié)合構(gòu)成“串聯(lián)校正”閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力。此外，本文對(duì)控制策略進(jìn)行了研究，闡述了模糊PID控制策略；還介紹了SPWM、SVPWM和跟隨型PWM調(diào)制。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的伺服控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟動(dòng)，調(diào)速和定位等，并能達(dá)到系統(tǒng)的性能指標(biāo)。
標(biāo)簽： 位置伺服 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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勵(lì)磁系統(tǒng)是電力系統(tǒng)控制的重要組成部分，它直接影響著發(fā)電機(jī)的運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性和電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。勵(lì)磁系統(tǒng)性能的優(yōu)化與控制策略的研究，對(duì)發(fā)電機(jī)乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有決定性的意義。 本文針對(duì)300MW同步發(fā)電機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，全面論述了勵(lì)磁系統(tǒng)主電路拓?fù)浼拜o助電路的工作原理。為提高勵(lì)磁系統(tǒng)的控制精度與實(shí)時(shí)性，本文以16位DSP為控制核心，對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)單元軟硬件的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究，以滿足發(fā)電機(jī)在不同運(yùn)行工況下對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)控制性能的要求。 其次，本文在詳細(xì)闡述PID+PSS控制和線性最優(yōu)勵(lì)磁控制理論的基礎(chǔ)上，客觀分析了兩種控制方式的優(yōu)點(diǎn)與不足，綜合二者的優(yōu)點(diǎn)引出了綜合勵(lì)磁控制的研究方法并在微機(jī)上成功實(shí)現(xiàn)。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，綜合勵(lì)磁控制器的性能更優(yōu)越，其提高了勵(lì)磁系統(tǒng)的控制精度，改善了機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。同時(shí)針對(duì)單參量PSS存在反調(diào)的不足，進(jìn)行了算法改進(jìn)，給出了加速功率型PSS的數(shù)學(xué)推理與軟件實(shí)現(xiàn)；根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行結(jié)果可知，該算法的改進(jìn)不僅解決了傳統(tǒng)PSS的反調(diào)問題，而且優(yōu)化了PSS抑制低頻振蕩的性能。 最后，本文利用發(fā)電機(jī)park微分方程，推導(dǎo)了發(fā)電機(jī)起勵(lì)與滅磁的數(shù)學(xué)方程。在Matlab/Simulink仿真環(huán)境下，建立了起勵(lì)與滅磁的仿真模型。給出了發(fā)電機(jī)自并起勵(lì)、他勵(lì)起勵(lì)和故障滅磁的仿真結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行客觀地分析，得出了有用的結(jié)論。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文以濾波技術(shù)飛速發(fā)展，小波濾波優(yōu)越性的凸現(xiàn)，以及虛擬儀器的易操作等良好特性為背景，以簡(jiǎn)單易行和濾波效果良好為研究目的，展開本文信號(hào)濾波處理的研究工作。 在深入研究三種小波濾波方法原理和優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文提出了一種新的優(yōu)化濾波方法，包括以下三個(gè)方面： 首先，將靜態(tài)小波變換(SWT)應(yīng)用于濾波處理。利用SWT的平移不變性和冗余性來(lái)進(jìn)行含噪信號(hào)的分解，這樣不僅彌補(bǔ)了正交小波變換的不足，而且提高了濾波性能。 然后，提出了基于空域相關(guān)的優(yōu)化閾值函數(shù)濾波算法。該算法把小波系數(shù)間的相關(guān)性應(yīng)用于閾值濾波。它是在構(gòu)造出基于空域相關(guān)的顯著性函數(shù)和基于顯著性函數(shù)的閾值濾波過程的基礎(chǔ)上，提出了基于空域相關(guān)的優(yōu)化閾值函數(shù)，并且把極小化廣義交叉驗(yàn)證(GCV)得到均方差(MSE)意義下的最優(yōu)閾值作用于該優(yōu)化閾值函數(shù)。該濾波算法不僅實(shí)現(xiàn)了噪聲的有效去除，而且信號(hào)的重要特征也保留完好； 最后，引入了新型鎖相環(huán)--正交鎖相環(huán)(QPLL)。鑒于QPLL不僅具有鎖定范圍寬、入鎖速度快、鎖定后精度高的性能，而且還具有良好的抑制諧波、噪聲的能力，以及對(duì)波形畸變不敏感等良好特性，所以QPLL的引入達(dá)到了信號(hào)鎖定和優(yōu)化濾波的目的，使優(yōu)化濾波方法的設(shè)計(jì)更具新意，而且取得了更好的濾波效果。 為了驗(yàn)證優(yōu)化濾波方法，本文搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，它是由FPGA信號(hào)采集部分和LabVIEW軟件濾波處理兩個(gè)部分構(gòu)成。通過傳感器采集信號(hào)，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送入FPGA。以FPGA為CPU控制A/D轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行波形數(shù)據(jù)緩存，在接收到LabVIEW的命令后，將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)送給串口。在LabVIEW中，從串口檢測(cè)所需的波形數(shù)據(jù)，然后通過優(yōu)化濾波方法將數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，最后在前面板中把實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示出來(lái)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該優(yōu)化濾波方法不僅能實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的濾波功能，而且簡(jiǎn)單易行，是一種有效的濾波方法。
上傳時(shí)間： 2013-07-20
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電力電子系統(tǒng)的集成化是現(xiàn)今電力電子技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，系統(tǒng)的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)是目前電力電子領(lǐng)域的重要研究方向。研究基于電力電子網(wǎng)絡(luò)的變流系統(tǒng)，對(duì)復(fù)雜電力電子裝置的系統(tǒng)級(jí)集成具有重要意義，是電力電子系統(tǒng)集成技術(shù)的基本組成部分。本文從變流系統(tǒng)的功率流和信息流雙重分布性的角度出發(fā)。對(duì)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（Power Electronics System Network，PES—Net）的模型和變流系統(tǒng)的通信需求進(jìn)行分析，提出實(shí)時(shí)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（Real—time power electronics system network，RT—PES—Net）；并對(duì)基于新網(wǎng)絡(luò)的分布式控制及管理方案和模塊化軟件方案等內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的研究，提出基于棧操作的實(shí)時(shí)軟件構(gòu)建方案。本文的研究將為變流系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)和軟件方案標(biāo)準(zhǔn)化提供參考和理論依據(jù)，為應(yīng)用系統(tǒng)的集成提供解決方案。 復(fù)雜中大功率變流系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)化分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)象。首先，論文以復(fù)雜系統(tǒng)為研究對(duì)象，分析了應(yīng)用系統(tǒng)的功率流和信息流在空間結(jié)構(gòu)上的對(duì)偶關(guān)系和雙重分布的特性；在電力電子集成模塊（Power Electronics Building Blocks，PEBB）的基礎(chǔ)上，研究了變流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化分布式控制方案，并得出系統(tǒng)組構(gòu)的初步構(gòu)想，總結(jié)出適合復(fù)雜電力電子系統(tǒng)集成的標(biāo)準(zhǔn)化理論。 接著，論文對(duì)電力電子網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了研究。分析了現(xiàn)有各類總線網(wǎng)絡(luò)和目前用于電力電子應(yīng)用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，從結(jié)構(gòu)、速率和協(xié)議等各個(gè)方面將兩類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了系統(tǒng)的對(duì)比。明確了電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的定義，分析并總結(jié)復(fù)雜電力電子實(shí)時(shí)系統(tǒng)所需網(wǎng)絡(luò)必需具備的條件。根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)背景，綜合控制結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)需求，提出了電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的模型。 為滿足變流系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，論文對(duì)分布式控制結(jié)構(gòu)的通信需求進(jìn)行了研究。以網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Networked Control System，NCS）為背景，對(duì)變流器系統(tǒng)控制信息延時(shí)因素進(jìn)行了分析；通過對(duì)典型電力電予系統(tǒng)的分析，歸納和總結(jié)了系統(tǒng)的控制功能和控制內(nèi)容，對(duì)系統(tǒng)不同層次的控制任務(wù)進(jìn)行了響應(yīng)時(shí)間需求分析和網(wǎng)絡(luò)的分層配置；通過對(duì)仿真結(jié)果的分析，研究了應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)模塊控制信息延時(shí)對(duì)不同應(yīng)用系統(tǒng)的性能影響和對(duì)開關(guān)頻率的限制。根據(jù)變流系統(tǒng)對(duì)控制延時(shí)的接受程度，將電力電子復(fù)雜系統(tǒng)歸為兩大類：1）零延時(shí)系統(tǒng)；2）定延時(shí)系統(tǒng)。針對(duì)上述兩類系統(tǒng)，論文給出了電力電子網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的通道容量和應(yīng)用系統(tǒng)開關(guān)周期的計(jì)算方法。 論文對(duì)開放式、分布式的電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的硬件組成和同步方案進(jìn)行了研究，提出新的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)級(jí)集成方案。根據(jù)主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的控制任務(wù)需求，分別從功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度對(duì)開放式網(wǎng)絡(luò)的硬件構(gòu)成進(jìn)行研究；根據(jù)控制系統(tǒng)的接口需求分析，對(duì)節(jié)點(diǎn)的通用性設(shè)計(jì)進(jìn)行重點(diǎn)討論。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的同步問題，本文分析了簡(jiǎn)單有效的解決方法，即基于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的同步補(bǔ)償方案；此外，論文提出基于實(shí)時(shí)高速電力電子系統(tǒng)同絡(luò)（RT-PES-Net）的同步方案，研究適合變流器實(shí)時(shí)控制的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的硬件配置。根據(jù)應(yīng)用控制和通信系統(tǒng)所需的各種操作，論文對(duì)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的管理進(jìn)行了討論，研究了信息幀管理和相應(yīng)的硬件設(shè)置，并對(duì)各種工作模式下所需的通信時(shí)間進(jìn)行了計(jì)算和比較。基于實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其管理方案，論文給出了組構(gòu)以PEBB為基礎(chǔ)的變流系統(tǒng)的方案。 論文對(duì)基于RT-PES-Net的模塊化軟件方案進(jìn)行了研究。首先，將控制軟件與功率硬件進(jìn)行解耦，使得軟件設(shè)計(jì)與硬件部分分離。在分析電力電子軟件特性的前提下，論文提出基于棧操作的模塊化軟件方案，增加子程序?qū)崟r(shí)構(gòu)件的內(nèi)聚性；對(duì)軟件模塊化的通用性進(jìn)行研究，分析模塊接口參數(shù)和變量的申明和配置，并研究參數(shù)的定標(biāo)，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行分類；分析子程序?qū)崟r(shí)構(gòu)件在執(zhí)行速度上的優(yōu)點(diǎn)。論文對(duì)電力電子系統(tǒng)控制軟件（Powerr Electronics System Control Software，PES-CS）的組構(gòu)和集成進(jìn)行研究，簡(jiǎn)化軟件主框架。 最后，論文分別對(duì)RT-PES-Net和模塊化軟件方案進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究和分析。論文對(duì)提出的實(shí)時(shí)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（RT-PES-Net）進(jìn)行了通信實(shí)驗(yàn)，將新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?duì)變流系統(tǒng)的延時(shí)影響與舊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的延時(shí)影響進(jìn)行比較，總結(jié)新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在控制實(shí)時(shí)性、提高開關(guān)頻率、網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性和管理靈活度等方面的優(yōu)勢(shì)。論文針對(duì)RT-PES-Net進(jìn)行應(yīng)用研究，驗(yàn)證該網(wǎng)絡(luò)可解決網(wǎng)絡(luò)通信失步所造成的問題。論文對(duì)基于通用型實(shí)時(shí)構(gòu)件和棧操作的模塊化軟件方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為標(biāo)準(zhǔn)化軟件庫(kù)的建立和系統(tǒng)級(jí)集成提供參考方案。 網(wǎng)絡(luò)化的控制結(jié)構(gòu)研究是復(fù)雜電力電子系統(tǒng)級(jí)集成研究的關(guān)鍵。本課題針對(duì)復(fù)雜變流系統(tǒng)提出了實(shí)時(shí)電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（RT-PES-Net），并以該網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)對(duì)分布式控制結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)化管理方案和模塊化軟件方案展開一系列研究，為電力電子控制系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)化、開放式的網(wǎng)絡(luò)參考體系，并以此結(jié)構(gòu)來(lái)快速構(gòu)建終端復(fù)雜變流系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用系統(tǒng)組構(gòu)提供參考方案，有助于解決電力電子標(biāo)準(zhǔn)化推廣所面臨的難題。論文為應(yīng)用系統(tǒng)的即插即用和動(dòng)態(tài)重構(gòu)提供了研究基礎(chǔ)，從而為最終實(shí)現(xiàn)復(fù)雜變流器的應(yīng)用系統(tǒng)級(jí)集成提供系統(tǒng)化的理論和方法依據(jù)。同時(shí)，論文的研究開拓了電力電子系統(tǒng)集成和標(biāo)準(zhǔn)化研究的一個(gè)新方向。
標(biāo)簽： 電力電子 網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，開發(fā)利用清潔的可再生能源勢(shì)在必行。太陽(yáng)能是當(dāng)前世界上最清潔、最現(xiàn)實(shí)、大規(guī)模開發(fā)利用最有前景的可再生能源之一。其中太陽(yáng)能光伏利用受到世界各國(guó)的普遍關(guān)注，而太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽(yáng)能光伏利用的主要發(fā)展趨勢(shì)，必將得到快速的發(fā)展。此外，高性能的數(shù)字信號(hào)處理芯片(DSP)的出現(xiàn)，使得一些先進(jìn)的控制策略應(yīng)用于光伏并網(wǎng)逆變器成為可能。本論文就是在此背景下，對(duì)太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的核心器件并網(wǎng)逆變器進(jìn)行了較為深入的研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的兩個(gè)核心部分是太陽(yáng)能電池板的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制和光伏并網(wǎng)逆變控制。 首先，本文對(duì)太陽(yáng)能電池的工作原理及工作特性進(jìn)行介紹，詳細(xì)分析太陽(yáng)能電池工作的等效電路和數(shù)學(xué)模型。 其次，本文對(duì)幾種傳統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制算法進(jìn)行了研究、分析和比較，提出各自優(yōu)缺點(diǎn)。基于最大功率跟蹤過程的快速性和穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)采用改進(jìn)的間歇掃描法來(lái)實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽(yáng)能電池的最大功率輸出，以提高系統(tǒng)的性能和最大功率點(diǎn)跟蹤速度。 再次，針對(duì)既可獨(dú)立運(yùn)行又可并網(wǎng)運(yùn)行的單相光伏逆變器，本文采用有效值外環(huán)、瞬時(shí)值內(nèi)環(huán)的控制方法，既保證了逆變器輸出的靜態(tài)誤差為零，又保證了逆變器良好的輸出波形。給出了同時(shí)滿足獨(dú)立和并網(wǎng)兩種運(yùn)行模式的輸出濾波器結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)的計(jì)算過程，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。 隨后，詳細(xì)討論了并網(wǎng)過程中的軟件鎖相環(huán)技術(shù)，對(duì)鎖相環(huán)電路的組成、工作原理進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此方法可靠有效，能使逆變器輸出電流與電網(wǎng)電壓完全同相，達(dá)到功率因數(shù)為1的目的。 最后，采用TI公司的TMS320LF2407A作為主控芯片，研制完成1.5kW實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，分別得出了獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果表明，所采用的控制策略和設(shè)計(jì)的硬件電路能夠滿足設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)可安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
標(biāo)簽： 太陽(yáng)能光伏 分 并網(wǎng)發(fā)電
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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