無刷直流電機是一種性能優(yōu)越、應用前景廣闊的電機,應用傳統(tǒng)的控制理論對其進行控制系統(tǒng)設計、分析的技術已經(jīng)相對成熟,在此基礎上研發(fā)出的各種調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中獲得廣泛應用。因此,無刷直流電機的進一步推廣應用,在很大程度上依賴于對一些先進控制策略的研究。 為了改進無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)的控制性能,本文基于灰色控制理論建立了無刷直流電機灰色PID控制調(diào)速系統(tǒng)模型。常規(guī)的PID控制以其結(jié)構簡單、可靠性高、易于工程實現(xiàn)等優(yōu)點至今仍被廣泛采用。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,但無刷直流電機是一種多變量、非線性的控制系統(tǒng),傳統(tǒng)的PID控制器難以克服電機自身參數(shù)不確定和擾動帶來的轉(zhuǎn)速偏差問題,無法實現(xiàn)精確快速的控制。灰色控制器是在繼承經(jīng)典PID控制器不依賴于對象模型優(yōu)點的基礎上,通過改進經(jīng)典PID固有缺陷而形成的新型控制器,性能優(yōu)良并且算法簡單。該控制器設計不需要建立電機的精確數(shù)學模型,對參數(shù)變化和負載擾動不敏感。系統(tǒng)較好地實現(xiàn)了給定速度參考模型的自適應跟蹤,結(jié)構簡單,能適應環(huán)境變化,具有較強的魯棒性。 本文以灰色系統(tǒng)理論為基礎,把無刷直流電機的數(shù)學模型分為確定部分與不確定部分,對被控對象的不確定部分建立灰色模型,進行灰色預估補償,使控制系統(tǒng)的灰量得到一定程度的白化。對所提出的無刷直流電機灰色PID控制調(diào)速系統(tǒng)進行了仿真,對仿真結(jié)果給出理論分析;以TMS320F2812型DSP為核心控制器建立了無刷直流電機調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)。仿真和實驗結(jié)果表明,基于灰色PID控制算法的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)受電機參數(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、靜態(tài)性能。
標簽: 控制 無刷 直流電機調(diào)速
上傳時間: 2013-04-24
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本課題提出了一套采用直流斬波技術的永磁無刷直流電機的調(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,它通過分析電機三相繞組端電壓的大小關系得出控制逆變橋開關管導通的信號。結(jié)合電機預定位起動原理,設計出的端電壓邏輯信號分析處理電路,有效克服了電機起動的困難,確保電機的順利起動,并在實驗結(jié)果中得到了論證。這種完全用硬件電路來實現(xiàn)電機的電子換相,無疑大大降低了控制系統(tǒng)的成本,具有一定的實用價值。另一方面采用直流斬波技術的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng),從而大大減小了電流的脈動。本文闡述的方法不但適用于一般的三相四線制無刷直流電機,還適用于三相三線制的電機,從而擴大了其應用的范圍。 本論文先對無位置傳感器永磁無刷直流電動機的結(jié)構和基本原理進行了詳細的介紹;然后分別著重介紹了兩個部分的設計工作:無刷直流電機的驅(qū)動控制和采用直流斬波技術的調(diào)速系統(tǒng);最后給出了相關的實驗結(jié)果和結(jié)論。 根據(jù)上述設計方案設計的無位置傳感器永磁無刷直流電動機調(diào)速控制系統(tǒng),可以實現(xiàn)電機的平滑起動、無振動和失步現(xiàn)象,具有良好的調(diào)速性能。
標簽: 無位置傳感器 控制系統(tǒng) 無刷直流
上傳時間: 2013-04-24
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本書從基本的直流電源知識開始,詳盡介紹了電源電路中各部分單元電路工作原理、識圖方法、電路故障分析思路,最后介紹了動手裝配直流電源的全過程。
上傳時間: 2013-07-08
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從基本的放大器電路知識開始,詳盡介紹了數(shù)十種使用頻率很高的放大器電路工作原理、識圖方法、電路故障分析思路,還比較詳細地介紹了膽機中的電子管放大器基礎知識,最后介紹了萬用表檢修放大器的全過程。
上傳時間: 2013-04-24
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由于電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)系統(tǒng)具有高性能、高效率、低成本、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點,隨著汽車電子技術的發(fā)展,電動助力轉(zhuǎn)向技術逐漸取代傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向(HPS),成為轉(zhuǎn)向助力技術的主流。 @@ 本文在詳細了解EPS系統(tǒng)性能要求和工作原理的基礎上,對各種已有的EPS助力電機進行了總結(jié)和比較。對比結(jié)果表明,無刷直流電機(BLDC)憑借其顯著的優(yōu)點,成為EPS助力電機的較優(yōu)選擇。 @@ 無刷直流電機作為一種由電動機本體和驅(qū)動器組成的機電一體化產(chǎn)品,與傳統(tǒng)的直流電機一樣,具有良好的起動和調(diào)速性能,并且由于用電子換向取代了機械換向,不存在傳統(tǒng)直流電機的換向火花和機械噪聲,在許多性能要求比較高的場合已得到普遍應用。隨著電力電子技術、計算機技術的發(fā)展,其應用范圍還在進一步擴展。然而,BLDC電機作為EPS系統(tǒng)的助力電機也并非全無缺點。永磁電機中固有的齒槽轉(zhuǎn)矩的存在,以及由于采用120°換向工作模式造成的轉(zhuǎn)矩波動,都會嚴重影響EPS系統(tǒng)的操控性能。 @@ 本課題針對無刷直流電機在汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應用,根據(jù)EPS系統(tǒng)對助力電機的要求,設計了一臺轉(zhuǎn)向助力用永磁無刷直流電動機,并使用有限元方法對電機性能進行了分析。為了反映參數(shù)變化對電機性能的影響,從而為電機的設計提供指導,我們還用場路耦合的解析算法對電機性能進行了分析。在分析結(jié)果的基礎上,對永磁電機中的齒槽轉(zhuǎn)矩進行了研究,并針對樣機提出了齒槽轉(zhuǎn)矩的削弱方法,然后使用三維有限元的方式對所提出的方法進行了仿真驗證。 @@ 根據(jù)EPS系統(tǒng)的工作原理,探討了助力電機的控制策略,并設計了帶傳感器的無刷直流電機的控制系統(tǒng)。分別完成控制系統(tǒng)硬件和軟件的設計,并進行了相關實驗,結(jié)果表明基本達到了設計的目標。 @@關鍵詞:EPS、無刷直流電機、電機設計與優(yōu)化、有限元、控制器設計
上傳時間: 2013-07-29
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電機是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和日常生活最主要的原動力和驅(qū)動裝置。電機一旦發(fā)生故障,會造成不同程度的經(jīng)濟損失和社會影響。因此研究不同場合、不同運行狀態(tài)下電機故障診斷理論和相關技術具有很高的實用價值。 電機出現(xiàn)故障時,故障信號中往往含有大量的時變、短時突發(fā)性質(zhì)的成分。因此可以通過檢測、分析故障信號,獲得電機的故障信息。傳統(tǒng)的信號分析方法,如傅立葉變換,是一種純頻域分析,缺乏空間局部性,不能滿足故障信號分析的要求。而小波分析和小波包分析法具有良好的時頻局部性,能夠?qū)⑿盘栐谌我忸l段進行劃分,從而使在不同頻段的各種故障特征信號更加容易被識別和提取。基于小波包分析處理非平穩(wěn)信號的優(yōu)越性,本文選用小波包分析對電機故障信號進行分析檢測。 本文在研究了異步電機常見故障類型和診斷方法的基礎上,詳細分析了電機滾動軸承異常、轉(zhuǎn)子斷條、氣隙偏心等故障原因,采用基于信號分析法中的振動診斷法和定子電流檢測法,對電機滾動軸承故障、轉(zhuǎn)子斷條故障進行診斷。對于存在已知軸承故障的電機,在故障狀態(tài)下采集到振動信號,利用峭度值計算和小波包分析相結(jié)合的方法,選用db3作為小波基,進行小波包分析,對包含有故障特征頻率信息的信號進行重構,獲得軸承故障特征頻率,根據(jù)故障特征頻率的數(shù)值和能量,確定出軸承故障的類型。應用小波包分析和FFT相結(jié)合的方法,選用Coif5為小波包基,檢測轉(zhuǎn)子斷條故障特征頻率。在此基礎上,采集故障電機的振動信號和電流信號,并分別應用上述方法進行了仿真模擬實驗,結(jié)果表明這些方法是準確可行的。 論文以DSP為核心,完成了電機故障診斷系統(tǒng)的硬件電路的設計,包括信號檢測電路、調(diào)理電路,A/D轉(zhuǎn)換電路等,并給出了主要的軟件流程圖。
標簽: 異步電機 故障診斷 系統(tǒng)研究
上傳時間: 2013-04-24
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CAN工業(yè)局域網(wǎng)也叫控制器局域網(wǎng),它屬于現(xiàn)場總線的范疇,是一種高速、可靠、并且對分布式實時控制應用來說是低成本的串行總線,它被廣泛用在分布式處理系統(tǒng)和實時控制工業(yè)應用系統(tǒng)中。本文介紹了CAN總線在電動汽車故障診斷系統(tǒng)中的應用方案,它具有通用性、可編程和智能化等特點。 本文首先介紹了電動汽車的概念、國內(nèi)外故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展狀況及CAN總線的基本概念。通過對CAN總線通信原理的深入分析,建立了基于CAN總線的控制網(wǎng)絡結(jié)構模型,首次將iCAN協(xié)議應用于電動汽車低速CAN網(wǎng)絡,并參照SAEJ1939協(xié)議建立了高速CAN應用層協(xié)議。文中還介紹了所開發(fā)的CAN總線硬件平臺,包括三個低速節(jié)點,三個高速節(jié)點和一個中央控制器(網(wǎng)關服務器)。并詳細介紹了中央控制器(網(wǎng)關服務器)的開發(fā)過程及功能,中央控制器硬件采用PC+USBCAN卡的方案,上位機編程采用組態(tài)軟件MCGS,有利于協(xié)議的分析及信息的顯示與存儲。 中央控制器也是整車的故障診斷管理單元,本文分析了基于CAN總線的電動汽車控制系統(tǒng)的故障診斷模式,對電控單元的故障監(jiān)測、診斷以及處理方法進行了探討,提出了故障信息的編碼方式。并能將故障信息通過數(shù)據(jù)庫保存起來,通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)快速準確地查找歷史故障信息,對當前的故障判斷提供幫助,達到快速、準確的找到故障原因并提供解決方案。 本論文所做的工作將有助于國內(nèi)的電動汽車故障診斷分析系統(tǒng)的快速發(fā)展,為電動汽車故障診斷提供了新的途徑,電動汽車故障診斷分析系統(tǒng)具有重要的經(jīng)濟價值和廣闊的應用前景,并為今后這方面的研究提供了一個參考。
上傳時間: 2013-06-23
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無刷直流電機以體積小、重量輕、效率高、調(diào)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(qū)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(diào)節(jié),電流環(huán)采用傳統(tǒng)的PI調(diào)節(jié),為后面的實驗提供了理論分析的基礎。 結(jié)合無刷直流電機的結(jié)構,利用電機內(nèi)部的霍爾元件檢測轉(zhuǎn)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(qū)動電路、調(diào)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(zhuǎn)子位置信號的讀取、PWM波的產(chǎn)生、AD采樣、速度模糊PI調(diào)節(jié)及電流調(diào)節(jié)等功能。 通過對整個控制系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調(diào)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(diào)量小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。實驗結(jié)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(jié),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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本文簡要介紹了無刷直流電動機的發(fā)展歷程和未來的發(fā)展趨勢。通過分析無刷直流電動機工作的基本原理和無刷直流電動機的數(shù)學模型,建立了基于Simulink的動態(tài)仿真模型。通過對無位置傳感器無刷直流電動機轉(zhuǎn)子位置檢測算法的分析和磁鏈與轉(zhuǎn)子位置的相應關系的分析,本文使用磁鏈關系函數(shù)判斷轉(zhuǎn)子位置的算法,并基于Simulink建立了算法模型進行仿真分析驗證,從仿真得到的結(jié)果可知,此位置檢測算法是可行的。 @@ 在文中進行了轉(zhuǎn)矩脈動原因分析,并對換相轉(zhuǎn)矩脈動進行補償。在低速時采用電流滯環(huán)進行補償,高速時采用單斬波調(diào)制方式進行補償。通過對三段式啟動方法的分析和結(jié)合本文所采用的轉(zhuǎn)子位置檢測算法,本文采用兩步啟動方式,通過仿真分析證明是可行的。分析了經(jīng)典PID調(diào)節(jié)算法和專家PID調(diào)節(jié)算法。對傳統(tǒng)PID控制中出現(xiàn)的問題,本文把變參數(shù)PID調(diào)節(jié)算法應用到無位置傳感器無刷直流電動機控制上。并建立了仿真模型,進行仿真分析。從仿真分析的結(jié)果可知其控制性能優(yōu)于傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)算法。 @@ 文中介紹了TMS320LF2407A芯片和IR2130功率集成驅(qū)動器的結(jié)構和特點。在系統(tǒng)硬件設計中以TMS320LF2407A芯片為核心,設計了控制系統(tǒng)電路、功率驅(qū)動電路、電流電壓檢測電路、功率管過電壓保護電路、啟動限流電路、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路。 @@ 在系統(tǒng)軟件設計中,主要實現(xiàn)了電機的起停、轉(zhuǎn)子位置計算、轉(zhuǎn)速計算和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的功能。用DSP實現(xiàn)脈沖調(diào)制輸出和信號采樣。 @@關鍵詞:無位置傳感器;無刷直流電動機;間接位置檢測;磁鏈關系函數(shù)
標簽: DSP 無位置傳感器 控制系統(tǒng)設計
上傳時間: 2013-04-24
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無刷直流電動機利用電子換相器代替了直流電動機的機械電刷和換向器,不但具有直流電機的調(diào)速性能,而且體積小、效率高,在許多領域已得到了廣泛應用。采用無位置傳感器控制技術,不但可以克服有位置傳感器的諸多弊端,而且還進一步拓展了無刷直流電動機的應用領域。近些年來,無位置傳感器無刷直流電動機控制技術成為大家研究的熱點之一。 本課題緊扣研究熱點,以方波無刷直流電動機為控制對象,設計了一套無位置傳感器無刷直流電動機控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用TMS320LF2407ADSP芯片作為控制核心,運用反電動勢過零點檢測原理和預定位與升頻升壓相結(jié)合的啟動方法,實現(xiàn)無位置傳感器無刷直流電動機的控制。為了提高系統(tǒng)的調(diào)速性能,控制方法采用了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制。 首先,本文研究了無刷直流電動機的基本結(jié)構、性能、工作原理及數(shù)學模型,利用數(shù)學模型在Matlab/Simulink環(huán)境中建立無刷直流電動機的仿真模型。接著,給出了系統(tǒng)總體的設計方案,對控制系統(tǒng)設計中的幾個關鍵技術--反電動勢過零點及其相位補償原理、啟動、單神經(jīng)元PID轉(zhuǎn)速控制器以及PWM產(chǎn)生電路進行了深入的研究。 然后,根據(jù)控制系統(tǒng)總體方案和系統(tǒng)功能要求,進行軟硬件設計。在硬件設計中,主要進行了DSP最小系統(tǒng)、電流和轉(zhuǎn)子位置檢測電路、IR2130驅(qū)動電路等方面電路的設計。在軟件設計中,主要設計出了主程序和A/D中斷程序。其中,主程序包括DSP系統(tǒng)設置、變量初始化、電機正反轉(zhuǎn)選擇、電機啟動、速度計算及顯示等方面程序;A/D中斷程序包括反電動勢計算、換相時刻計算、電流轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)子程序等方面程序。 最后,經(jīng)實驗結(jié)果表明,電機啟動快速、穩(wěn)定,具有較寬的調(diào)速范圍。同時,該系統(tǒng)還具有結(jié)構簡單、可靠性高等特點,具有廣泛的應用前景。
標簽: 無位置傳感器 控制系統(tǒng) 無刷直流電動機
上傳時間: 2013-07-08
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