超聲波電機(Ultrasonic Motor簡稱USM)是八十年代發(fā)展起來的新型微電機。本文針對超聲波電機及其控制技術的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,以我國研究技術相對比較成熟并有產(chǎn)業(yè)化前景的行波超聲波電機(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡稱TUSM)的伺服控制技術為研究對象,以直徑60mm的行波超聲波電機TUSM60為研究實例,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現(xiàn)等方面展開研究。本論具體的研究內容為： 在分析超聲波電機研究歷史和現(xiàn)狀的基礎上,結合國內外超聲波電機特別是行波超聲波電機控制技術的發(fā)展趨勢,重點論述了行波超聲波電機及其驅動控制技術的研究進展。 介紹行波超聲波電機的基本結構,并從該電機的主要理論基礎--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定子質點的運動方程.并結合定轉子摩擦接觸特點,分析了行波超聲波電機的運行機理。 根據(jù)對行波超聲波電機測試和高精度控制的要求,研制出基于雙DSP和FPGA的超聲波電機高性能測試控制平臺。其中控制核心采用了雙DSP結構,可以在對行波超聲波電機進行控制的同時,將必要的參數(shù)讀取出來進行分析和研究。為行波超聲波電機瞬態(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。 對電機的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性進行的測試,可以分析驅動頻率、電壓以及相位差等調節(jié)量對電機輸出的影響。在此基礎上進一步對行波超聲波電機的調節(jié)方式、控制算法選擇方面進行分析,并得到相應結論。 通過對實驗數(shù)據(jù)的總結和歸納,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。在行波超聲波電機工作范圍內,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)進行二維或三維擬合,可以得到一個關于行波超聲波電機傳遞函數(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恒轉速控制的控制參數(shù)整定及修正方法進行了研究；利用神經(jīng)元的在線自學習能力,研究和設計單神經(jīng)元PID-PI轉速控制器,提高控制系統(tǒng)對電機非線性和時變性的適應能力；為了消除在伺服控制中,單一調節(jié)量(驅動頻率)情況下,低轉速的跳躍問題,研究和討論了多調節(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行了驗證；在位置控制中,利用轉速控制研究的結果,研究和設計了位置--速度雙環(huán)(串級)控制器,實現(xiàn)了電機高精度位置伺服控制。 通過對已有控制系統(tǒng)的改進和簡化,設計和研制了具有實用化價值行波超聲波電機控制器：并將研究成果應用于針對核磁成像設備而設計的行波超聲波電機隨動控制系統(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，高壓防爆開關成為了井下供電系統(tǒng)的最為關鍵的設備之一。近年來，由于煤礦開采中因電氣保護失控而引發(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)代化新技術對礦井下高壓控制設備進行技術改造和創(chuàng)新被提到了一個重要的高度。隨著微機技術的應用與發(fā)展，以單片機為核心的高壓開關智能綜合保護技術，能夠較好地完成對多路信號進行處理，增強和增加了保護的功能，其應用對于提高供電質量、保證人身安全、完善電網(wǎng)保護都具有很重要的現(xiàn)實意義。本文設計了一個雙CPU 的保護控制系統(tǒng)，雙CPU 結構就是采用16 位DSP(Digital SignalProcessing)芯片TMS320LF2407A 和增強型51 單片機STC89C58RD+進行分工合作并行處理，前者作為從CPU 完成各種保護功能，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 通訊擴展。既能充分利用DSP 的高速數(shù)據(jù)處理性能，提高保護動作特性； 同時，在不影響數(shù)據(jù)處理的情況下又擴展了人機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、相敏短路保護和絕緣監(jiān)視保護，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、軟件兩方面進行了抗干擾設計。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，實現(xiàn)了檢測、保護、控制和通訊的一體化。 本課題是圍繞著天津市科技攻關立項項目“礦用高壓隔爆開關智能控制系統(tǒng)的開發(fā)”來進行地研究。
標簽： 開關 保護 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-11
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隨著變電站自動化、通信和微電子等技術的快速發(fā)展，在變電站自動化系統(tǒng)領域出現(xiàn)了大量基于微處理器/控制器的智能電子設備，變電站自動化的水平在不斷提高，系統(tǒng)集成成為趨勢。在這一發(fā)展過程中，互操作性差已經(jīng)開始成為“瓶頸”問題，即不同廠商或同一廠商在不同時期的智能電子設備采用的網(wǎng)絡和通信協(xié)議可能不相同，使得智能電子設備之間需要協(xié)議轉換才能集成到一個變電站系統(tǒng)，從而增加了系統(tǒng)的成本和復雜性，影響了系統(tǒng)的實時性和可靠性。為了解決這個問題并適應將來快速更新的計算機和通信技術，國際電工委員會于2005年正式頒布了關于變電站自動化網(wǎng)絡通信的國際標準IEC61850。本文圍繞基于IEC61850的變電站網(wǎng)絡通信和符合該標準的智能電子設備網(wǎng)絡通信裝置的實現(xiàn)展開研究，分為IEC61850標準的體系分析和具體模型的構建、基于IEC61850的通信網(wǎng)絡的特征及規(guī)劃、變電站通信網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流建模及網(wǎng)絡通信性能仿真、符合該標準的智能電子設備網(wǎng)絡通信裝置的設計幾部分。 IEC61850是一套完備的、面向未來的變電站通信網(wǎng)絡與系統(tǒng)標準，本文首先介紹了其制定背景、結構體系和主要內容，分析了信息模型的內涵、技術特征和建模方法，并針對變電站中最為重要的兩類模型--采樣值報文傳輸模型和通用變電站事件傳輸模型進行了具體的模型構建和通信映射。 實現(xiàn)IEC61850通信的物理承載是以太網(wǎng)，本文首先通過對以太網(wǎng)的技術特征進行分析，得出其通信特性，然后研究和分析了變電站通信網(wǎng)絡對環(huán)境、規(guī)模、安全性、可靠性和實時性等要求，其中對網(wǎng)絡傳輸延時的特性進行了深入研究。在上述分析的基礎上，對變電站通信網(wǎng)絡進行了規(guī)劃和構建，提出了使用適用的網(wǎng)絡拓撲、報文加入優(yōu)先級標簽、采用基于多VLAN的節(jié)點分布規(guī)劃和網(wǎng)絡冗余等提高實時性和可靠性的改進措施。 區(qū)別于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)通信，變電站通信網(wǎng)絡中存在多種數(shù)據(jù)流，是要進行特殊處理的。本文首先對基于IEC61850的變電站通信網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)流進行分析并劃分類別，根據(jù)其特性建立了數(shù)學模型。然后歸納了網(wǎng)絡模擬的一些技術和方法，并通過基于NS-2的網(wǎng)絡模擬技術對變電站通信網(wǎng)絡的性能進行了動態(tài)模擬，得出了相關的網(wǎng)絡性能指標。模擬結果證明了使用交換式以太網(wǎng)、報文引入優(yōu)先級標簽和采用基于多VLAN的節(jié)點分布規(guī)劃等提高實時性措施的正確性，有利于變電站的網(wǎng)絡規(guī)劃和建設以及智能電子設備通信裝置的設計。 從現(xiàn)代電力系統(tǒng)的信號源開始，首先分析了電子式互感器數(shù)字接口的要求并建立數(shù)學模型，然后采用模塊化的思想設計出相應的具體軟/硬件，實現(xiàn)了基于IEC61850的電子式互感器數(shù)字接口的通信裝置樣機。在此基礎上將此裝置經(jīng)過擴展和修改用于其他的智能電子設備的網(wǎng)絡通信，使其具有廣泛使用性和兼容性。最后設計了試驗環(huán)境，通過測試驗證了該樣機的通信性能滿足要求并具有較高的可靠性。
上傳時間： 2013-07-08
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智能建筑弱電建筑弱電工程設計手冊，主要講述安防行業(yè)對于建筑弱點布線知識
上傳時間： 2013-07-06
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在目前全球能源危機和溫室效應越來越嚴重的情況下，電動車(Electric Vehicle)以其無污染、低噪聲、效率高，便于操作等優(yōu)點，越來越受到人們的青睞。本課題與華中科技大學辜承林教授聯(lián)合，為蘇州益高電動車輛制造有限公司設計旅游車無刷電機驅動系統(tǒng)。課題結合現(xiàn)代CPU技術、數(shù)字技術和電力電子技術，設計了一款以無位置傳感器無刷直流電機為動力的大功率汽車輪轂驅動控制器。 本課題采用辜老師設計的“橫向磁通無刷直流電動機”為控制對象。本文首先分析了無刷直流電機的數(shù)學模型和無位置傳感器的反電勢過零點檢測的基本原理，從整體上對控制系統(tǒng)的各個方面進行了討論并確定了整體設計方案。在課題中，本人采用DSP 2407A作為控制核心，以功率MOS管為逆變器件，研制出系統(tǒng)硬件，用C語言編制了系統(tǒng)軟件。鑒于該課題在大電流等級的無刷直流電機應用中，國內外尚無先例，本項目在開發(fā)實驗中，對無位置傳感器無刷電機的起動和反電勢過零檢測作了大量的研究工作，取得許多有益的科研實踐經(jīng)驗。通過對電機的起動過程和位置檢測方法進行的一些有效改進措施，使得電機達到較好的運行性能和操控特性。 實驗結果表明本項目設計方案有效可行，研制的無位置傳感器無刷直流電機控制器達到設計的預期基本性能指標。
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，由于能源危機和環(huán)境污染，世界各國均在投巨資發(fā)展燃料電池汽車。雙向DC/DC變換器作為燃料電池汽車的中重要部件，需要隨著行駛狀態(tài)的改變，頻繁地切換其工作狀態(tài)，其動態(tài)性能好壞，直接決定汽車動力系統(tǒng)的響應速度。本文主要致力于對DC/DC變換器在不同控制策略下的動態(tài)性能進行研究，并在保證其穩(wěn)態(tài)性能的前提下提高系統(tǒng)動態(tài)性能。 本文首先研究了線性控制策略下DC/DC變換器的動態(tài)性能。介紹了閉環(huán)控制系統(tǒng)在頻域和時域的動態(tài)性能指標以及二者之間的關系。當系統(tǒng)受到外部干擾較小時，采用頻域分析方法，對Buck和Boost變換器進行了小信號建模，并對其在不同線性補償網(wǎng)絡控制作用下的動態(tài)性能進行對比分析。當系統(tǒng)受到較大干擾時，采用時域分析方法，文中介紹了DC/DC變換器大信號建模方法，并對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)，應用線性控制策略不可避免地存在一定局限性—動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能之間的矛盾。針對這一問題，引入了模糊—PI控制，將其應用于DC/DC變換器，以在保持系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能不變的前提下，提高其動態(tài)性能。以Buck DC/DC變換器為例，詳細介紹了模糊-PI控制器的設計過程，并對設計的閉環(huán)控制系統(tǒng)用MATLAB進行建模與仿真。最后，通過實驗對比驗證了模糊—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——滑模控制策略。滑模控制策略是目前動態(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。 本文首先介紹了滑模控制相關知識，推導了其應用于Buck和Boost變換器的理論基礎。設計出針對不同被控對象和工作狀態(tài)的控制策略，對每種控制策略通過仿真分析驗證其有效性。就滑模控制存在的靜差問題、抖振問題和變頻問題均提出了行之有效的解決方案。快速響應特性
上傳時間： 2013-08-01
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如何解決能源危機問題，已經(jīng)成為全球關注的熱點。在當前可利用的幾種可再生能源中，太陽能和風能是應用比較廣泛的兩種。太陽能、風能在資源條件和技術應用上都有很好的互補特性，綜合考慮太陽能和風能在多方面的互補特性而建立起來的風光互補發(fā)電系統(tǒng)是一種經(jīng)濟合理的供電方式。小型風光互補發(fā)電系統(tǒng)可以滿足遠離電網(wǎng)地區(qū)的獨立供電的需求。 本論文的主要工作如下： 1、分析了小型風光互補發(fā)電系統(tǒng)的結構，研究了小型風光互補發(fā)電系統(tǒng)各個組成部分的工作原理及其運行特性。 2、分析了風力發(fā)電、光伏發(fā)電以及蓄電池充電的控制策略，重點研究了最大功率點跟蹤控制，并在此基礎上，歸納總結出一套可行的總體控制方案。 3、設計了一個以dsPIC30F2010單片機為核心的小型風光互補發(fā)電系統(tǒng)控制器，對開關電源電路、電流檢測電路、電壓檢測電路、DC/DC變換電路、卸載電路等模塊電路進行了硬件設計，在軟件方面，采用功能塊設計的方法，對AD采樣、PWM控制、光伏充電、風機充電、卸載保護、PI控制、狀態(tài)顯示和過放保護等進行了軟件編程。 4、對控制器進行了實驗調試，實驗結果表明本文研究開發(fā)的小型風光互補發(fā)電控制器結構簡單，能夠實現(xiàn)光伏發(fā)電和風力發(fā)電的最大功率點跟蹤控制，滿足蓄電池分段式充電以及過充、過放保護的要求。
上傳時間： 2013-08-01
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隨著經(jīng)濟的發(fā)展、生產(chǎn)管理自動化水平的不斷提高，將傳統(tǒng)的儀表、現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)技術相結合，研制帶有總線接口的現(xiàn)場智能檢測儀表及遠程網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)成為業(yè)界關注的熱點。本文對困內外該課題的研究現(xiàn)狀進行了詳細分析，提出了一種基于CAN總線的智能儀表遠程傳輸系統(tǒng)的設計方案。 本文首先分析了課題的關鍵問題所在，并闡述了系統(tǒng)的總體設計方案。接著對系統(tǒng)的軟硬件設計進行了詳細的論述。在設計中選用C8051F040單片機作為現(xiàn)場智能檢測儀表的核心處理器，設計了信號調理電路、CAN總線接口電路和人機交互接口等，實現(xiàn)了對水體環(huán)境中溫度、pH、鹽度、濁度等常規(guī)參數(shù)的檢測，以此儀表作為CAN總線節(jié)點并通過CAN接口向總線發(fā)送檢測到的參數(shù)數(shù)據(jù)。還設計了基于ARM7處理器LPC2292嵌入式CAN—Ethernet網(wǎng)關。在網(wǎng)關硬件平臺設計完成的基礎上移植了嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS—Ⅱ，在此基礎上實現(xiàn)了一個經(jīng)過裁剪的適合嵌入式系統(tǒng)應用TCP/IP協(xié)議棧，并實現(xiàn)了嵌入式Web服務器，以此網(wǎng)關作為CAN總線主節(jié)點接收總線上的數(shù)據(jù)并保存在網(wǎng)關中。這樣，監(jiān)控中心管理人員通過IE瀏覽器訪問嵌入式CAN—Ethernet網(wǎng)關的Web服務器，就能夠在瀏覽器的Web頁面上動態(tài)顯示保存在網(wǎng)關中的智能儀表檢測的實時數(shù)據(jù)。 本系統(tǒng)在實際測試中運行穩(wěn)定可靠，通過對運行結果和性能的分析可知，將工業(yè)以太網(wǎng)和CAN總線技術與智能儀表結合起來，將現(xiàn)場智能設備的各種信息傳到遠離現(xiàn)場的控制室，可以實現(xiàn)某些特殊或危險的無人值守場合的監(jiān)控，使生產(chǎn)中的事故降到最低點，同時易于設備的后期維護，能給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。同時本系統(tǒng)是一個全開放式系統(tǒng)，具有很強移植性和技術升級空間，可以很容易地應用到其他監(jiān)控領域如國防軍工、海洋地質、環(huán)境生態(tài)等各行各業(yè)，具有良好的發(fā)展前景。
上傳時間： 2013-04-24
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無刷直流電機以體積小、重量輕、效率高、調速性能好、無換向火花及無勵磁損耗等諸多優(yōu)點被大量應用于家電、交通、醫(yī)療器械、數(shù)控機床及機器人等領域，現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展對無刷直流電機控制系統(tǒng)的性能要求也越來越高。可以預見，隨著永磁材料和電力電子器件價格進一步的降低，無刷直流電機驅動理論的研究不斷深入，無刷直流電機的應用前景將更加廣泛。 本文通過閱讀大量文獻資料，介紹了無刷直流電機的發(fā)展現(xiàn)狀、研究動態(tài)及工作原理等。在控制策略上，采用了基于智能控制思想的模糊控制，其特點是不依賴于對象模型，利用制定的控制規(guī)則進行了模糊推理從而獲得合適的控制量。運用Matlab/Simulink對控制系統(tǒng)進行了建模和仿真，其中速度環(huán)采用模糊PI調節(jié)，電流環(huán)采用傳統(tǒng)的PI調節(jié)，為后面的實驗提供了理論分析的基礎。 結合無刷直流電機的結構，利用電機內部的霍爾元件檢測轉子位置。根據(jù)模糊控制器的設計方法，給出了模糊控制查詢表。采用TI公司的數(shù)字信號處理器TMS320F2812作為主控芯片，在硬件上設計了整流電路、逆變電路、驅動電路、調理及保護電路等；在DSP軟件開發(fā)環(huán)境CCS下，采用C語言和匯編語言進行了混合編程，實現(xiàn)了轉子位置信號的讀取、PWM波的產(chǎn)生、AD采樣、速度模糊PI調節(jié)及電流調節(jié)等功能。 通過對整個控制系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調試，進行了相關實驗。相對傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，采用模糊PI控制的系統(tǒng)具有響應速度快、超調量小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。實驗結果表明了無刷直流電機模糊控制系統(tǒng)設計的正確性。最后對整個設計進行了總結，對后續(xù)的工作給出了自己的見解。
上傳時間： 2013-04-24
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20世紀90年代以來，為了緩解能源和環(huán)境對人類生活和社會發(fā)展的壓力，世界各國都投入了大量資金開發(fā)電動汽車。在日本、美國、法國等汽車強國已經(jīng)開發(fā)出一些商品化的電動汽車。我國在“十五”期間，國家電動汽車重大科技專項確立以燃料電池汽車、混合電動汽車、純電動汽車以及相關的多能源動力總成控制、驅動電機、動力蓄電池及燃料電池等關鍵零部件研發(fā)。 與其它驅動電機相比，永磁同步電動機具有高效率、高功率密度和良好的控制特性，受到人們的普遍關注，越來越多地應用于電動汽車的驅動裝置中。本文課題以印度REVA公司小型純電動汽車驅動用永磁同步電動機及其控制器為研究對象，對永磁同步電動機本體及控制器硬件進行了比較深入的研究，設計并制作了永磁同步電動機試驗樣機以及基于TMS320LF2407A DSP的永磁同步電動機控制器，在此基礎上展開了初步試驗研究。 本文首先比較了當前常用電動汽車驅動電機的特點，并綜述了電力電子和計算機控制技術在汽車驅動中的應用；然后分析永磁同步電機氣隙磁場對電機性能的影響，針對電動汽車驅動電機的特點，提出了T形轉子永磁同步電動機，不僅使永磁同步電動機的氣隙磁場接近正弦同時解決了高速運行時磁鋼的固定問題；同時，制作了基于TMS320LF2407A DSP和IPM模塊的永磁同步電動機矢量控制器，并對控制器進行了驅動無刷直流電動機的負載實驗和永磁同步電機的空載實驗；最后，分析永磁同步電機矢量控制的數(shù)學模型，并建立了永磁同步電機的SVPWM驅動的仿真模型，進行了id=0的矢量控制系統(tǒng)仿真，研究了永磁同步電機參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)響應的影響。
上傳時間： 2013-07-23
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