無刷直流電機具有體積小、重量輕、效率高和轉動慣量小等優點,另外它還具有和直流電機一樣的調速特性,而沒有直流電機復雜的機械換相設備,所以被廣泛應用于伺服控制、數控機床、機器人等工業領域,現代工業的快速發展對無刷直流電機控制系統的性能提出了更高的要求。因此,研究具有響應速度快、調節能力強、控制精度高的無刷直流電機控制系統具有十分重要的意義。 直接轉矩控制是一種高性能的電機控制方法,它已經成熟的應用在感應電機和永磁同步電機上,實現了優良的穩態性能和動態響應特性。本文通過大量的文獻資料閱讀,對無刷直流電機及其相關技術的發展、現狀和趨勢有了一個比較全面的理解,在此基礎上,詳細分析了無刷直流電機的數學模型,并提出了一套相應的直接轉矩控制方案,建立了仿真和試驗平臺,進行了仿真分析和實驗研究,獲得了有價值的研究成果。 本文的主要研究內容包括: (1)詳細分析了無刷直流電機的運行機理和數學模型,在此基礎上闡述無刷直流電機直接轉矩控制的基本控制機理,包括基于逆變器二二導通模式的空間電壓矢量的定義和針對無刷直流電機具有非正弦波反電動勢這一特點而推導的轉矩計算公式等。 (2)提出了一套無刷直流電機直接轉矩控制的具體實施方案,并根據這套方案建立了基于Simulink(Matlab)的無刷直流電機直接轉矩控制的仿真模型,對所提出的控制方案進行了仿真分析。仿真結果驗證了該方案在理論上的可行性。 (3)在理論研究的基礎之上,設計研制了一套基于DSP+IPM的無刷直流電機直接轉矩控制實驗系統,編寫了控制程序軟件,進行了無刷直流電機直接轉矩控制的實驗。實驗結果達到了預期的要求,證實了直接轉矩控制在改善無刷直流電機動態調速性能上的優勢。 本論文開展了繼異步電機和永磁同步電機之后對無刷直流電機實現直接轉矩控制的探索性研究工作。通過理論分析、計算機仿真和實驗得出了一些有意義的經驗和結論,為課題的進一步深入開展奠定了基礎。
上傳時間: 2013-07-11
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直接轉矩控制技術在電力機車牽引、汽車工業以及家用電器等工業控制領域得到了廣泛的應用。在運動控制系統中,直接轉矩控制作為一種新型的交流調速技術,其控制思想新穎、控制結構簡單、控制手段直接、轉矩響應迅速,正在運動控制領域中發揮著巨大的作用。雖然直接轉矩控制的優勢是矢量控制所不能實現的,但是直接轉矩控制依然存在一系列不能忽視的問題。直接轉矩控制采用兩點式轉矩和磁鏈滯環控制器,使轉矩和磁鏈被控制在給定值的一定范圍以內,這種控制方法不可避免地帶來電機輸出轉矩脈動過大和逆變器開關頻率不恒定等問題。直接轉矩控制采用定子磁鏈定向,只用便于測量的定子電阻來估計定子磁鏈,這樣在低速運行時會帶來磁鏈估計的誤差。雖然在全速范圍內估計定子磁鏈運用低速時采用的電流-轉速模型和高速時采用的電壓-電流模型的合成模型,即電壓-轉速模型,然而兩種模型的平滑切換又是一個新的問題。直接轉矩控制在基頻以下調速的理論和應用已經實現,在基頻以上的弱磁調速范圍內的理論和應用還需要進一步的研究。 為了解決這些問題,本文針對異步電動機在兩相靜止坐標系下的數學模型,對傳統直接轉矩控制系統和兩種改進的直接轉矩控制系統進行了研究。在傳統直接轉矩控制系統中,詳細討論了定子磁鏈估計的三種基本模型,設計了定子磁鏈估計的加權模型,使電機在全速運行的范圍內都能夠得到準確的定子磁鏈。針對轉矩脈動過大和逆變器開關頻率不恒定的問題,本文設計了兩種改進的直接轉矩控制系統。在基于占空比控制的直接轉矩控制系統中,通過對一個采樣周期內非零電壓矢量作用時間占采樣周期的占空比的優化,解決了轉矩脈動過大的問題;在一個采樣周期內,從非零電壓矢量到零電壓矢量的轉換只有一次,實現了開關頻率的恒定。在基于滑模變結構的直接轉矩控制系統中,本文設計了轉矩和磁鏈滑模變結構控制器代替傳統直接轉矩控制系統中的轉矩和磁鏈滯環控制器;運用空間矢量脈寬調制技術,實現了開關頻率的恒定。本文把傳統直接轉矩控制系統和兩種改進的直接轉矩控制系統擴展到基頻以上的弱磁范圍內的異步電動機調速系統中,對其進行了相關研究。 為了驗證上述各種控制系統的正確性和有效性,本文采用Matlab/Simulink仿真軟件對其進行了仿真驗證。針對傳統直接轉矩控制系統,對定子磁鏈估計的加權模型進行了仿真驗證。仿真結果表明所設計的定子磁鏈的加權模型能夠在電機運行的全速范圍內準確地估計定子磁鏈。針對基于占空比控制的直接轉矩控制系統和基于滑模變結構的直接轉矩控制系統,本文分別對負載轉矩有擾動和無擾動、給定轉速為恒定值和不為恒定值四種情況進行了仿真驗證,并分別和傳統直接轉矩控制系統的仿真結果進行了對比。仿真結果表明,兩種改進的直接轉矩控制系統均能有效的減小轉矩脈動和轉速的穩態誤差。針對電機運行在基頻以上的弱磁調速情形,本文運用三種不同的直接轉矩控制方法分別進行了仿真驗證。仿真結果表明,兩種改進的直接轉矩控制系統在弱磁調速范圍內依然優于傳統直接轉矩控制系統,依然能夠減小轉矩脈動和轉速的穩態誤差。
上傳時間: 2013-04-24
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當前社會的發展與能源、環保等問題的日益突出。混合動力電動汽車以其低排放,噪聲小,節能等優點越來越受到世界各國的重視。為了改善電動汽車的動力性和能量利用率,動力蓄電池的電壓越來越高,需要配備專門的系統來管理高壓系統的安全。 根據混合動力結構特點和高壓電路特性,在分析及其常用蓄電池工作原理及運行原理使用條件的基礎上,本課題以MH-Ni電池作為研究對象,分析了MH-Ni電池的工作原理、電池的電壓、電流和溫度特性,提出電動車電池組高壓控制的方法,能夠實現監測電動汽車高壓電系統的絕緣狀態及檢測高壓的工作情況。 本課題主要完成以下幾點工作內容:對電池進行預充電,檢測其外部是否漏電;檢測電池內部是否絕緣;對電池進行故障檢測。通過對外部負載進行預充電,防止電池外部電路漏電或短路,減少電池箱故障,延長電池模塊的使用壽命;通過對電池箱內部絕緣狀態檢測,防止電池因絕緣電阻低下而影響系統工作,發生不安全事故;通過診斷系統能實現電池故障和隱患的早期預報,從而能有效地增加電動車電池組的續駛里程及無故障工作時間、饅維護工作量降到最低。 基于選定的電動車電池管理系統(BMS),針對外部負載進行預充電和電池箱內部絕緣狀態檢測,本文研究和提出安全條件的判定規則,實現電動車電池管理系統(BMS)中安全保障功能。仿真實驗表明,本文設計的高壓電安全測試系統,可以實現對電動汽車電池高壓系統的安全實施管理。
上傳時間: 2013-06-22
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氙燈作為高強度氣體放電燈,其較好的顯色性,高光效等優點大大超過傳統的鹵鎢燈,越來越受到市場的青睞,與其配套的電子鎮流器的研制也成了熱點。鑒于氙燈復雜的啟動特性,與模擬控制相比,數字控制因其較大的靈活性在此控制方面顯示了較大的優勢。本文將以數字控制的汽車頭燈電子鎮流器為研究課題,對其一些關鍵的問題加以研究和探討。 論文的緒論部分將首先介紹汽車頭燈的發展歷史,接著對汽車頭燈電子鎮流器存在的難點問題做簡要的分析,指出目前其所處的現狀,并結合汽車頭燈未來發展趨勢談談本次課題的可行性和必要性。 第二章首先給出了目前氙燈電子鎮流器的基本電路結構,考慮到第一級直流升壓變流電路的重要性,較詳細討論了目前具備升壓功能的幾個典型電路的特點。鑒于氙燈較高的點火要求,對幾種典型的點火電路做了分析比較,最后討論了控制模式及其具體的控制方式。 第三章對汽車頭燈電子鎮流器進行了全面的設計。依據汽車頭燈電子鎮流器的主要技術指標,較詳細給出了主電路的設計過程,并還對其做了相應的損耗分析及效率估計。接著介紹了單級電壓遞升式點火電路設計,模數控制方式的原理,及控制回路中典型控制電路的設計,最后通過實際樣機的制作,論證其設計的合理性。 第四章詳細分析了高強度氣體放電燈的啟動特性,并根據金鹵燈和氙燈各自啟動特點及相應要求,分別提出了適合各自啟動要求的控制方法。此外,在大量文獻閱讀的基礎上,比較了當前典型的恒功率控制方案。在這個基礎上,提出了基于數模混合控制的新型恒功率控制方案。最后通過實驗驗證了這些控制方法的可行性及正確性。
上傳時間: 2013-07-09
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異步電機無速度傳感器矢量控制技術提高了交流傳動系統的可靠性,降低了系統的實現成本。準確辨識電機轉速是實現無速度傳感器矢量控制的關鍵。 本文對無速度傳感器矢量控制系統進行了研究,建立了異步電動機無速度傳感器電壓解耦矢量控制系統和基于模型參考自適應(MRAS)的無速度傳感器矢量控制系統。基于MRAS的無速度傳感器矢量控制系統利用電動機定子電壓方程和電流方程得到電動機轉速的模型參考自適應辨識算法,在此基礎上建立了一個改進的變參數MRAS速度辨識數學模型,并利用Matlab軟件對基于該速度辨識模型的無速度傳感器異步電動機矢量控制系統在不同的情況下進行了詳細的仿真研究。仿真結果驗證了該改進的變參數MRAS速度辨識模型具有令人滿意的辨識精度和動態性能。 基于MRAS的轉速估算理論從本質上來說屬于基于電機理想模型的轉速估算方案,該方法依賴于電機參數,而電機參數在電機運動過程中變化很大,因而給出了對電機的一些定、轉子參數進行實時辨識方法,以保持系統的動、靜態性能。 在傳統型模型參考自適應系統基礎上,將系統中原有的自適應調節機構用一個具有在線學習能力的人工神經網絡取代,提出一種基于神經網絡的異步電機轉速估計方法,并給出了速度估計器的神經網絡結構和學習算法。最后對基于神經網絡轉速估計的異步電機矢量控制系統進行了仿真,結果表明該系統具有良好的性能。 簡單介紹了基于DSP的異步電機無速度傳感器矢量控制系統的硬件結構以及軟件系統的設計。
上傳時間: 2013-05-30
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隨著對電能應用高效率的要求,基于電力電子技術的非線性負載等開關設備的應用越來越普遍,這些開關設備造成的諧波成分對電網的污染也越來越嚴重。這些諧波會影響其它電氣設備的正常工作,危及電網安全。電力有源濾波器由于能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償,得到了廣泛的研究。 本文是在課題組380V、260kVA純有源電力濾波器項目方案的論證階段,為提高大容量單臺純有源濾波器的效率和動、穩態性能而做的分析、設計和仿真驗證工作。論文首先介紹了通過LCL濾波器與電網相連的并聯電力有源濾波器的主電路結構,進而分析了這種主電路結構在大容量和低開關頻率場合對開關紋波衰減的優勢。通過比較PI控制和狀態反饋控制,選取全狀態反饋來達到對系統的穩定控制。 將電網處理為擾動輸入,對LCL主電路在靜止abc坐標系中進行了建模,然后選取系統閉環期望極點設計了控制系統。為消除電網這個外部輸入對指令電流跟蹤的影響,引入了電壓前饋,并從理論上推導了前饋的具體關系式。之后引入了觀測器,并把對電網輸入的建模考慮進了觀測器,消除了電網輸入對狀態估計和補償輸出造成的偏差。在電力有源濾波器實際安裝時,電網進線和變壓器的電感是不確定的,其會加在LCL的網側電感上,從而使對系統基于狀態空間的建模產生偏差,因此文章研究了所設計的控制器對LCL網側電感變化的適應性。為保證電力有源濾波器的穩態指標,對狀態反饋后的系統設計了重復控制器。 最后,基于設計的控制器在MATLAB/Simulink環境下建立了對1MW不控整流負載進行補償的電力有源濾波器系統模型,進行了仿真;并對動靜態性能進行了分析,驗證了設計和理論分析的正確性。
上傳時間: 2013-06-20
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圖像的采集和傳輸是實時監控、遠程控制、智能小區等諸多領域的關鍵技術。基于傳統:PC的圖像采集已成為現實。隨著信息技術的迅速發展,嵌入式系統的研究開發成為了后PC時代的一個熱點,它被廣泛應用于工業現場、信息家電等各行各業。同時,圖像的遠程采集傳輸也朝著專業化、多樣化和低成本的方向發展。利用嵌入式技術來實現圖像的遠程采集傳輸正順應了時代發展,有較大的實用價值。 本文主要研究了基于嵌入式的遠程圖像采集傳輸系統。嵌入式終端采用$3C2410為核心的目標板為硬件平臺,采用嵌入式Linux為系統平臺。系統通過連接在嵌入式終端的USB攝像頭完成靜態圖像數據采集,并進行圖像壓縮處理。在圖像傳輸方面,論文設計了兩種模式:一種是通過Intemet傳輸的、基于B/S模式的傳輸方式。在該模式下,遠端客戶機通過瀏覽器訪問架設在終端里的嵌入式服務器而獲得圖像信息。另一種是基于GPRS網絡實現遠程無線圖像傳輸。終端將采集到的圖像數據通過GPRS網絡發送到擁有固定Ip的監控服務器上來完成圖像遠程傳輸。 本文首先介紹了圖像采集傳輸和嵌入式方面的相關內容,并介紹了本論文所采用的開發平臺。為了順利開發接著構建了開發環境,這里包括U-boot的移植、Linux系統的內核編譯和移植、設備驅動模塊的加載以及交叉編譯環境的建立。在此基礎上,利用Vide04Linux的接口函數,用C語言實現了圖像原始數據的采集程序,并利用JPEG算法了實現圖像壓縮。在基于B/S模式的傳輸方式中,首先利用Boa架設了嵌入式服務器,然后用C語言完成CGI腳本,該腳本將圖像嵌入網頁并實時更新以實現網頁的動態輸出。在基于GPRS實現遠程無線圖像傳輸方式中,論文詳細分析了系統通訊數據流的特征,提出了采用辨識特征字符、數據打包等策略以實現GPRS的網絡連接和數據通訊,并且在此基礎上用C語言編程實現。同時,在PC(Linux)上用Socket編程實現了監控服務器軟件,該軟件用以接收圖像數據和控制嵌入式終端的系統狀態。最后,論文分析比較了兩種傳輸方式的區別和優缺點。試驗證明,采用兩種方式都能成功實現圖像的遠程采集傳輸,并且試驗效果較好。
上傳時間: 2013-05-17
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跑步運動是人們喜愛的運動方式之一,借助電動跑步機進行跑步運動簡單方便,已成為新的運動時尚。電動跑步機已經成為一種大眾健身器材,市場前景極為廣闊。 目前電動跑步機大多采用有刷直流電動機或交流變頻電機作為驅動電機,本文研究采用外轉子直接驅動無刷直流電動機的電動跑步機。其主要優點在于:一是省去了傳統電動跑步機的減速機構,系統結構簡單,運行可靠,效率高;二是無刷電機驅動具有優良的調速和控制性能,可以提升電動跑步機品質,實現智能化;三是無刷電機驅動性價比高,更具市場競爭力。因此,進行電動跑步機外轉子無刷直流電動機驅動及控制系統的研究具有較高的理論意義和工程實用價值。 本文首先綜述了電動跑步機及其電機驅動的現狀、發展趨勢以及外轉子無刷計特點、分數槽繞組及其控制器;應用電機磁場有限元軟件MAGNEFORCE研究了不同極/槽配合無刷電機的磁場分布和不同極弧系數對電機性能的影響;在此基礎上試制了電動跑步機外轉子無刷直流電動機樣機并進行初步性能試驗;運用MATLAB對外轉子無刷直流電動機進行系統仿真分析。
上傳時間: 2013-04-24
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電線電纜是國家經濟建設的一項重要的產業,在鐵路通信中,皮泡皮通信電纜因為其具有與其它電纜相同性能的情況下,直徑小、成本低、重量輕的特點,得到了人們的青睞。而在單線擠塑機中的溫度控制直接影響電纜的性能質量。溫度控制的可靠與否及其控制精度的高低己成為決定產品質量的關鍵,溫度控制也成為生產工藝的重要組成部分。在工藝控制當中,應盡量減小其超調量、波動、響應時間和偏差,這對產品的質量,產量和原料的節省都是及其重要的。 本文主要針對擠塑機的溫度這個參數進行控制。全文主要包括以下幾個部分:首先分析了傳統PID、和模糊控制的優缺點。在此基礎上,系統選用了模糊自適應PID控制算法。在硬件方面,在分析了系統控制對象的基礎上,以LPC2131為控制核心,運用MAX6675采集溫度、LCD和鍵盤作為人機交換平臺、以PWM方式對固體繼電器進行控制。軟件方面,在ARM的集成開發環境AD1.2下,利用C語言,進行了軟件的設計與調試,實現了硬件的配置和整體控制系統的所有功能。同時也實現了用Modbus協議與PC機通訊的下位機部分程序,并運用串口調試助手V2.2測試了其功能性。另外論文詳細的給出了控制平臺的各個功能程序模塊軟件流程。通過在實驗室對系統進行了模擬實驗,該控制平臺運行穩定,可靠,實現了預期的功能,證明了將模糊PID算法引入擠塑機溫度控制系統當中,改善了系統的控制效果,具有更好的魯棒性和自適應能力。
上傳時間: 2013-05-23
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現代社會,以計算機技術為核心的信息技術迅速發展,信息容量呈爆炸式的增長,人們獲得的信息的途徑也越來越多,這其中人類獲得的視覺信息很大部分是從各種各樣的電子顯示器件上獲得的,隨著微電子技術和材料工業的進步,圖像顯示技術飛速發展,出現了多種新型顯示器,其中一些在顯示品質上已經接近或者超過了傳統的陰極射線管顯示器(CRT),同時這些顯示器件滿足設備了小型化和低功耗的要求。 經過二十多年的研究、競爭和發展,平板顯示器件尤其是液晶顯示器件(LCD)已經脫穎而出大規模的進入市場,成為新世紀顯示器件的主流。其中TFT-LCD是目前唯一在亮度、對比度、功耗、壽命、體積和重量等綜合性能上全面趕上和超過CRT的平板顯示顯示器件。它的性能優良、大規模生產特性好,自動化程度高,原材料成本低廉,發展空間廣闊,迅速成為新世紀的主流產品,是21世紀全球經濟增長的一個亮點。 本論文在深入理解了LCD顯示機理,尤其是TFT-LCD的顯示驅動原理的基礎上,利用緯視晶公司提供的TFT液晶模塊,以嵌入式目前比較常用的FPGA系列芯片中的EP1C6Q240C6為核心設計制作出了由單片機(MCU)+可編程邏輯器件(FPGA-FieldProgrammableGateArray)+SRAM的液晶顯示控制系統。文章闡述了該控制系統從硬件選型,到系統模塊硬件電路設計以及系統軟件設計的整個過程。該控制系統的功能模塊主要包括:電源模塊、可編程邏輯器件模塊、微處理器模塊、靜態RAM模塊以及觸摸屏控制模塊。其中微控制器模塊采用C語言編程,實現對液晶屏得數據傳以及其它控制功能,可編程邏輯器件(FPGA)模塊采用VHDL語言編程,實現對屏的時序控制,最終實現對液晶屏圖像顯示的控制。最后通過對使用該控制板點亮的液晶屏進行光學測試驗證了這種設計方案的可靠型和穩定性。 本設計具有較大的實用價值,可為以后液晶屏控制系統的研制提供參考。
上傳時間: 2013-07-22
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