滾筒式洗衣機在其工作運轉，尤其是其脫水甩干時的振動，一直是個突出的問題。滾筒洗衣機在運行過程中由于衣物的不平衡分布，會使?jié)L筒受到變載荷與變方向偏心力激勵的作用并引起激烈的振動，使得整機的振動不僅產(chǎn)生很大的噪音，而且對洗衣機機械與電器部件的壽命產(chǎn)生影響。因為傳統(tǒng)機械減振方法存在通用性方面的限制，近年來隨著技術的發(fā)展，從機電一體化系統(tǒng)的角度出發(fā)，綜合運用機械、電子、電機等方面的技術，提高洗衣機的振動控制效果已成為趨勢。 本文從課題要求和實際應用出發(fā)，在與日本松下公司合作的基礎上，針對National NA—V82型號滾筒洗衣機，以電力電子用數(shù)字控制開發(fā)系統(tǒng)MyWay PE—Expert作為控制系統(tǒng)，構建了滾筒洗衣機驅動系統(tǒng)平臺，并開發(fā)了一種新型的低振動的滾筒洗衣機驅動控制方法。本文的結構和主要研究內(nèi)容如下： 第一章簡單介紹了滾筒洗衣機的發(fā)展現(xiàn)狀，通過對課題的背景介紹，闡述了課題的實際意義。其后詳細介紹了傳統(tǒng)的機械減振手段以及新型的通過電機控制技術實現(xiàn)的減振方法。通過對兩者的分析比較，提出了本文的主要工作及方案。 第二章介紹了驅動系統(tǒng)主要硬件組成及各部分之間的連接，給出了驅動系統(tǒng)的詳細連接圖。同時給出了基于矢量控制的驅動系統(tǒng)基本控制方法的原理和說明。最后還介紹了振動測量設備并確定其使用方案。 第三章研究了振動產(chǎn)生的機理，對振動規(guī)律進行分析。提出了基于加速度傳感器的偏心負載位置以及質(zhì)量的實時測定方法。并通過仿真和實驗分析，研究了脈動轉矩對電機振動的影響。最后在此基礎之上，提出了基于脈動轉矩的低振動的滾筒洗衣機驅動系統(tǒng)控制方法：分段線性化振動抑制法以及自振動抑制法。 第四章通過實驗研究，確定低振動驅動控制方法所需要的相關參數(shù)。并驗證了偏心負載位置以及質(zhì)量實時測定方法的精度和基于脈動轉矩的低振動的滾筒洗衣機驅動系統(tǒng)控制方法的效果。 第五章總結了研究的主要工作，并對未來的工作方向進行了研究和討論。
上傳時間： 2013-04-24
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高性能伺服控制系統(tǒng)日益廣泛地應用于現(xiàn)代工業(yè)、家用電器和國防等各個領域。采用先進控制策略和全數(shù)字控制技術的永磁同步電機伺服系統(tǒng)，已成為高性能伺服系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。應用在交流伺服系統(tǒng)上的背景技術不斷進步，同時市場對伺服系統(tǒng)性能、成本及自適應能力的要求也不斷提高。 本文從詳細分析了永磁同步電機的數(shù)學模型和矢量控制的基本原理，選取了基于id=0轉子磁場定向矢量控制方式，采用電壓空間矢量（SVPWM）調(diào)制技術，建立了位置、轉速、電流三閉環(huán)控制的永磁同步電機伺服系統(tǒng)。針對伺服系統(tǒng)在運行過程中參數(shù)變化及負載擾動等問題，深入分析了連續(xù)與離散系統(tǒng)滑模變結構控制器設計的基本原則和方法，將滑模變結構控制與矢量控制相結合，改進了基于趨近率的單段滑模面變結構控制，設計了適用于矢量控制位置伺服系統(tǒng)的分段式滑模變結構控制器。在Matlab/Simulink7．1仿真環(huán)境和以Freescale MC56F8346DSP為核心的實驗系統(tǒng)平臺進行了詳盡的仿真和實驗研究。結果表明本系統(tǒng)滿足高性能伺服控制系統(tǒng)的基本要求，滑模變結構控制能夠有效應用于矢量控制伺服系統(tǒng)并提高其魯棒性。
標簽： 滑模變結構 控制 伺服系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-18
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隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，對作為工業(yè)裝備重要驅動源之一的伺服系統(tǒng)的性能提出了越來越高的要求。永磁同步電機( PMSM)作為交流伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件具有結構簡單、功率密度高、效率高、易于散熱及維護保養(yǎng)等優(yōu)點，正得到越來越廣泛地應用。要構建高性能的伺服系統(tǒng)，好的伺服控制系統(tǒng)則必不可缺，本論文主要圍繞高性能的永磁同步電流伺服控制系統(tǒng)這一主題展開研究。 根據(jù)永磁同步電機的動態(tài)dq數(shù)學模型，從實現(xiàn)高性能的轉矩控制出發(fā)，對永磁同步電機的矢量控制技術和直接轉矩控制技術等控制策略進行了比較分析。針對本伺服系統(tǒng)永磁同步電機的轉子結構特點，選用了具有線性控制轉矩特性，能獲得比較平穩(wěn)轉矩輸出的基于轉子磁場定向的id=0的矢量控制策略，同時還介紹了該策略的重要組成部分空間矢量脈寬調(diào)制技術(SVPWM)，并在MATLAB仿真平臺對所選控制方案進行了仿真研究。 對控制系統(tǒng)的軟件部分進行了設計，詳細分析了針對16位定點DSP控制器TMS320LF2407A的程序設計特點，建立了電機的標幺值模型，解決了變量的定標問題。并介紹了電機控制程序的總體結構以及相關模塊的詳細設計過程。 為實現(xiàn)高性能的伺服控制系統(tǒng)，使伺服系統(tǒng)輸出平滑的轉矩，本文還對電壓型PWM逆變器“死區(qū)效應”引入的轉矩脈動進行了分析，分析表明了在永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)中，由“死區(qū)效應”造成的誤差電壓矢量與永磁同步電機轉子位置之間的關系，并應用一種實用的死區(qū)補償技術減小了轉矩脈動，提高了系統(tǒng)的性能。 最后在伺服系統(tǒng)實驗平臺上對伺服控制系統(tǒng)進行綜合調(diào)試，并在此基礎上做了大量的實驗研究，實驗結果表明系統(tǒng)性能可靠且擁有優(yōu)良的調(diào)速性能。
標簽： 永磁同步電機 伺服控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-18
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目前離心機的變頻控制，采用的多是通用變頻器，沒有自主開發(fā)的離心機專用的交流調(diào)速控制器。同時，在控制方法上采用的主要還是V/F控制以及矢量控制，而效率更高，性能更好的直接轉矩控制方法則還沒有得到廣泛的應用。直接轉矩控制技術，用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標系下計算與控制交流電動機的轉矩，采用定子磁場定向，借助于離散的兩點式調(diào)節(jié)(Bang-Bang控制)產(chǎn)生PWM信號，直接對逆變器的開關狀態(tài)進行最佳控制，獲得轉矩的高動態(tài)性能。直接轉矩控制，控制結構簡單、控制手段直接、信號處理的物理概念明確、轉矩響應迅速，限制在一拍內(nèi)，是一種具有高動態(tài)響應的交流調(diào)速系統(tǒng)。本文通過對直接轉矩控制系統(tǒng)原理的分析、軟硬件的設計制作、系統(tǒng)的調(diào)試試驗，得到以下結論: ⑴直接轉矩控制系統(tǒng)，控制手段直接、信號處理的物理概念明確、轉矩動態(tài)響應迅速； ⑵直接轉矩控制系統(tǒng)中，低速階段轉矩脈動明顯，通過采用異步電動機適應全速的U-I模型，以及扇區(qū)細化等，可以有效減小轉矩脈動;由于轉矩和磁鏈采用離散的兩點式調(diào)節(jié)，即使在高速運行階段轉矩也有輕微的脈動，通過細分磁鏈扇區(qū)，采用空間矢量脈寬調(diào)制技術可以有效減小脈動，提高系統(tǒng)控制性能； ⑶直接轉矩控制系統(tǒng)中，檢測環(huán)節(jié)及其重要，特別是電壓、電流的檢測。無論采用哪種電機模型，電壓和電流都是最主要的參數(shù)，準確的電壓、電流檢測能夠增加電機模型的正確性，為控制提供基本的保障； ⑷直接轉矩控制系統(tǒng)中，對電機參數(shù)的要求簡單，只需要知道電動機定子電阻，因此直接轉矩控制系統(tǒng)的魯棒性強，易于移植。
上傳時間： 2013-04-24
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直接轉矩控制技術(DTC)是繼矢量控制技術之后交流調(diào)速領域中新興的控制技術，它采用空間矢量分析的方法，直接在定子坐標系下計算并控制異步電機的轉矩和磁鏈，采用定子磁場定向，直接對逆變器的開關狀態(tài)進行最佳控制，從而能夠快速而準確地控制異步電動機的轉矩和磁鏈，以獲得轉矩的高動態(tài)性能。目前在高速離心機行業(yè)，普遍采用通用型變頻器，其通用性好，但參數(shù)較多，價格較貴，為了降低成本增強控制性能，本文利用直接轉矩控制技術的優(yōu)點，采用直接轉矩控制策略設計并制作了針對高速離心機的專用變頻器。 本文介紹了異步電動機和逆變器的基本數(shù)學模型，分析了異步電機直接轉矩控制的基本原理，以及直接轉矩控制系統(tǒng)的基本組成，對直接轉矩控制系統(tǒng)進行了仿真研究，建立了基于MATLAB/Simulink的仿真系統(tǒng)，介紹了仿真模型的各組成部分，包括3/2變換、定子磁鏈、電機轉矩觀測模型、轉矩調(diào)節(jié)器、磁鏈調(diào)節(jié)器、扇區(qū)判斷、開關表選擇等，給出了系統(tǒng)加減負載和加減轉速仿真結果，仿真結果表明了其磁鏈軌跡近似為圓形，系統(tǒng)具有良好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，同時證明了建立的轉矩和磁鏈觀測模型以及控制算法的正確性和可行性。根據(jù)仿真實現(xiàn)方法以及結果的指導，設計并制作了整個系統(tǒng)的硬件電路，包括主電路(單相整流、濾波、制動電路、啟動限流電路、逆變電路)、控制電路(DSP、驅動隔離放大、采樣)并對各器件進行選型，給出了硬件各部分電路圖；最后介紹了系統(tǒng)的軟件流程以及各模塊的程序實現(xiàn)，系統(tǒng)的軟件部分采用C語言進行編程，實現(xiàn)了定子相電流的采樣、定子相電壓的計算、定子磁鏈的計算和開關信號的輸出等功能。在分別對硬件和軟件各部分進行調(diào)試后，進行了系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試，以TMS320F2808作為控制器，在一臺功率為1.5KW的交流異步電機上實現(xiàn)了直接轉矩控制。
上傳時間： 2013-05-31
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地鐵列車牽引轉矩控制是影響列車安全可靠運行的重要因素，牽引變流模塊是整個列車交流傳動系統(tǒng)的核心設備，而牽引轉矩控制又是最關鍵的部分。本文以某城市國產(chǎn)化地鐵列車為研究對象，主要針對牽引轉矩控制方案進行研究并通過設計列車通信網(wǎng)絡對牽引轉矩實施監(jiān)測。 論文首先介紹地鐵列車牽引轉矩控制的研究現(xiàn)狀，分析目前高性能交流調(diào)速方法在地鐵列車牽引轉矩控制中的應用現(xiàn)狀。并簡要介紹了網(wǎng)絡監(jiān)測技術的研究現(xiàn)狀和CANopen總線協(xié)議在軌道交通車輛中的國內(nèi)外應用現(xiàn)狀。 采用可編程邏輯控制器PLC及其子模塊構建了通信網(wǎng)絡的硬件結構，并設計了通信網(wǎng)絡軟件。對CANopen的通信報文進行了具體設計，實現(xiàn)了應用層協(xié)議CANopen的功能。 根據(jù)實際運行的需求，對牽引電機轉矩控制、牽引逆變器的PWM控制方式進行了研究。采用帶轉矩內(nèi)環(huán)的轉速、磁鏈閉環(huán)矢量控制方法，應用帶定時調(diào)制環(huán)節(jié)的滯環(huán)電流比較PWM和優(yōu)化脈沖控制方案分段對逆變器進行PWM控制。通過設計牽引系統(tǒng)與CANopen網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)了通信網(wǎng)絡對牽引控制效果的監(jiān)測，并對牽引特性曲線進行分析；選取特性曲線上的特定工作點，對牽引控制效果進行了分析說明。測試結果表明本文討論的牽引矢量控制和PWM控制方案能夠很好地滿足列車運營對牽引轉矩的要求。 目前，該系統(tǒng)正在進行線路運行調(diào)試和性能改進，準備交付用戶進行商業(yè)線路運營，具有很好的工程應用價值。
上傳時間： 2013-08-02
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直接轉矩控制技術是繼矢量控制技術之后交流調(diào)速領域中新興的控制技術，它采用空間矢量的分析方法，在定子坐標系下計算并控制轉矩和磁鏈，以獲得轉矩的高動態(tài)性能。比較于矢量控制，它省去了復雜的矢量變換，克服了對電機轉子參數(shù)的依賴性，具有轉矩響應快的優(yōu)點。然而，異步電動機的直接轉矩控制系統(tǒng)存在轉矩、電流和磁鏈脈動較大，開關頻率不恒定的問題。本文在傳統(tǒng)直接轉矩控制的基礎上，針對其存在的缺點提出了基于空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉矩控制策略。 這種新型的直接轉矩控制策略使空間矢量脈寬調(diào)制技術和直接轉矩控制技術相結合。把電動機和PWM逆變器看成一體，使電動機獲得賦值恒定的近似理想的圓形磁場，解決其轉矩、電流、磁鏈脈動大，開關頻率不恒定的問題。在論文撰寫的過程中做了如下工作： 根據(jù)電機原理和坐標變換理論，建立定子正交α—β兩相靜止坐標系下的異步電動機的數(shù)學模型，包括電機的磁鏈模型、轉矩模型和運動方程。 設計PI控制器，該控制器把轉矩和磁鏈誤差信號轉換成參考電壓，然后通過坐標變換把參考電壓變換成SVPWM模塊所需的指令電壓，對SVPWM模塊進行控制。 設計SVPWM控制模塊，其中設計了期望電壓空間矢量的合成方法，矢量區(qū)段的判斷，計算了開關器件的導通時間和時刻。 通過理論分析和設計各個模塊，組成了控制系統(tǒng)逆變器部分的仿真模型。在MATLAB/SIMULINK仿真工具箱中搭建仿真模型，通過設置合理的仿真參數(shù)、電機參數(shù)、給定量參數(shù)以及PI控制器的控制參數(shù)對系統(tǒng)進行仿真研究，從而在理論上驗證系統(tǒng)設計的正確性。 仿真實驗結果證明了這種基于空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉矩控制方法可以有效改善直接轉矩控制系統(tǒng)的性能。減小傳統(tǒng)直接轉矩控制中的磁鏈和轉矩脈動，并使逆變器工作在恒定的開關頻率。最后總結論文所做的研究工作，并展望了今后的研究重點和方向。
上傳時間： 2013-04-24
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永磁同步電機是同步電機的一個重要類型，其轉子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機相比，體積和重量大為減小，而且結構簡單，運行可靠，維護更方便。現(xiàn)代電氣傳動控制的發(fā)展趨勢之一是開發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無論在矢量控制還是標量控制中，轉速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機軸上安裝一個速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問題，效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機研究的熱點。 本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎上，將其引入到永磁同步電機無速度傳感器狀態(tài)觀測中。由于永磁同步電機是一個強耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實際中普遍采用的泰勒展開式截斷的方法，對電機方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測量噪聲模型，形成擴展卡爾曼濾波算法。擴展卡爾曼濾波器將電機轉子位置與轉速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進行實時估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機控制系統(tǒng)中。通過仿真，與電機實際運行狀態(tài)進行比較，證明了擴展卡爾曼濾波具有良好的動態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對擴展卡爾曼濾波算法在無速度傳感器控制中存在的不足，本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量，建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程，并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時不變序列，因此可以直接應用線性卡爾曼濾波算法。仿真結果證明，與擴展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務，易于數(shù)字化實現(xiàn)，不僅具備擴展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢，而且在某些性能方面超越了擴展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中，因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎，以永磁同步電機為對象，以數(shù)字信號處理器（DSP）為核心，設計了電機狀態(tài)觀測系統(tǒng)的設計方案。整個方案在不增加成本的基礎上，充分利用數(shù)字信號處理器（DSP）豐富的資源和強大的運算能力，通過檢測電機相電流，實時估算出電機轉子位置與轉速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器，為電機控制系統(tǒng)提供轉子位置和轉速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實踐，應用于實際工程中，對卡爾曼濾波算法在永磁同步電機無速度傳感器控制方面的性能進行進一步研究。關鍵詞：永磁同步電機；無速度傳感器；卡爾曼濾波
上傳時間： 2013-04-24
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隨著全球汽車保有量的與日俱增，能源危機和環(huán)境污染正逐漸成為制約世界汽車工業(yè)發(fā)展的瓶頸。而新興的混合動力汽車（HEV）在節(jié)能和排放上的優(yōu)越性正逐步體現(xiàn)出來。由于采用“油、電”配合的方式來驅動車體，其所搭載電動機及其驅動控制系統(tǒng)的研究則成為混合動力汽車研發(fā)中的關鍵技術之一，它直接決定著整車的動力性，燃油經(jīng)濟性和排放指標。 論文首先比較了常見的幾種電動汽車的性能，概括了混合動力汽車的優(yōu)點，介紹了混合動力汽車電機及其控制系統(tǒng)技術的發(fā)展現(xiàn)狀；其次探討了幾種常用交流電動機的性能優(yōu)劣，由于永磁同步電機具有高效、高功率密度以及良好的調(diào)速性能，本文混合動力汽車傳動系統(tǒng)選用永磁同步電機；根據(jù)混合動力汽車所搭載電動機在功率和扭矩上的要求以及永磁同步電機在結構上的特點，選取了發(fā)動機電機系統(tǒng)的結構布置形式；論文建立了永磁同步電動機的數(shù)學模型，分析了永磁同步電動機矢量控制的原理；設計了基于TMS320F2812DSP的永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)，詳細闡述了功率驅動電路，速度及位置檢測電路，電流反饋及過流保護電路，CAN通訊模塊等系統(tǒng)中重要的組成單元；軟件采用模塊化的結構，闡述了關鍵子程序如電流采集、位置檢測程序和SVPWM產(chǎn)生子程序。 最后，搭建了實驗平臺，對硬件進行了調(diào)試和修改，通過樣機及系統(tǒng)臺架試驗，取得了大量的實驗數(shù)據(jù)，檢驗了所設計樣機的特性，發(fā)現(xiàn)其制作過程中的不足，并實現(xiàn)了電機控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制，從而達到了對混合動力汽車用永磁同步電動機控制系統(tǒng)的探索與研究的目的。
上傳時間： 2013-05-23
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交流伺服技術是研制開發(fā)各種先進的機電一體化設備，如工業(yè)機器人、數(shù)控機床、加工中心等的關鍵性技術，但是要提高交流伺服系統(tǒng)的控制性能關鍵在于伺服控制器對電機動態(tài)和靜態(tài)響應的控制，要獲得良好的電機動、靜態(tài)性能關鍵在于伺服控制器的控制算法。為此，本文開展了主要針對電機控制算法中的PID控制器參數(shù)整定算法研究。研究工作是基于黑龍江省科技攻關項目為支撐。 本論文在查閱大量文獻資料的基礎上，掌握了系統(tǒng)構成和基本控制原理，并分析了國內(nèi)交流伺服存在的問題，設計了基于TI公司電機數(shù)字化控制芯片TMS320F2812的交流伺服控制器的控制單元；基于三菱公司智能化功率器件IPM設計了控制器的功率單元；以及電源單元和相關電路的保護單元。 基于電機矢量控制原理，構建了永磁同步電機的矢量控制模型，在原有研究的基本PID控制基礎上，根據(jù)模糊控制的基本原理，研究了應用于電機控制的模糊參數(shù)自整定PID控制器設計原理，構建模糊參數(shù)自整定PID控制器的數(shù)學模型，并進行該系統(tǒng)的仿真研究和實際應用程序設計。 本文的重點是闡述模糊參數(shù)自整定PID控制器的設計原理和方法，利用基于模糊參數(shù)自整定PID控制器的交流伺服系統(tǒng)仿真模型，應用Matlab/Simulink仿真軟件平臺驗證模型和算法的正確性，并與常規(guī)PID控制性能進行對比分析。在實際硬件平臺驗證了本文提出算法的可行性和正確性。 通過仿真和實際結果對比得出結論，模糊參數(shù)自整定PID控制器可以提高交流伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能。
上傳時間： 2013-04-24
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