隨著電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)以及新的電機控制技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速性能日益提高。變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)使交流調(diào)速系統(tǒng)有取代直流調(diào)速系統(tǒng)的趨勢。但是國民經(jīng)濟的快速發(fā)展要求交流變頻調(diào)速系統(tǒng)具有更高的調(diào)速精度、更大的調(diào)速范圍和更快的響應(yīng)速度，一般的通用變頻器已經(jīng)不能滿足工業(yè)應(yīng)用的需求，而交流電機矢量控制調(diào)速系統(tǒng)能夠很好的滿足這個要求。矢量控制(Field Oriented Control)，能夠?qū)崿F(xiàn)交流電機電磁轉(zhuǎn)矩的快速控制，本文對三相交流異步電機的矢量控制系統(tǒng)進行了研究和分析，以高性能數(shù)字信號處理器為硬件平臺設(shè)計了基于DSP的三相交流異步電機的矢量控制系統(tǒng)，并分析了逆變器死區(qū)效應(yīng)的產(chǎn)生，實現(xiàn)了逆變器死區(qū)的補償。 本文介紹了交流調(diào)速及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速的方案以及國內(nèi)外對矢量控制的研究狀況。以三相交流異步電機在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，通過Clarke變換和Parke變換得到三相交流異步電機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并利用轉(zhuǎn)子磁場定向的方法，對該模型進行分析，設(shè)計了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器，以實現(xiàn)交流電機電流量的有效解耦，得到定子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵磁分量。仿照直流電機的控制方法，設(shè)計了矢量控制算法的電流與速度雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。設(shè)計了以TMS320LF2407A為主控制器的硬件平臺，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了矢量控制算法，論述了電壓空間矢量調(diào)制(SVPWM)的原理和方法，并對其進行了改進。最后對逆變器的死區(qū)進行了補償。 實驗表明基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制(FOC)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，電流解耦方便，動態(tài)性能好，精度較高，能夠基本滿足現(xiàn)代交流電機控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和速度要求。
上傳時間： 2013-05-24
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隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，更高的調(diào)速精度、更大的調(diào)速范圍和更快的響應(yīng)速度成為永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)的迫切要求，數(shù)字化控制系統(tǒng)正代表著這一發(fā)展方向。高性能數(shù)字信號處理器(控制器)的出現(xiàn)、電機控制理論以及電力電子器件的發(fā)展都為數(shù)字化控制的實現(xiàn)創(chuàng)造了條件。本文采用Microchip公司專用于電機控制的dsPIC30F3011型數(shù)字信號控制器(DSC)為核心，開發(fā)了用于電梯門機控制的數(shù)字化永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)，并在硬件實驗平臺上獲得了驗證。 本文首先在永磁同步電機數(shù)學(xué)模型的分析基礎(chǔ)上，深入的研究了永磁同步電機的矢量控制的原理和常用控制策略。接著，經(jīng)過比較各種矢量控制策略的優(yōu)缺點，確定了i<,d>=0的控制策略和空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的電壓調(diào)制方法。文中對空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的原理及實現(xiàn)方法進行了詳細(xì)的闡述，并在此基礎(chǔ)上提出利用查表實現(xiàn)SVPWM控制的算法。然后，論文詳細(xì)論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設(shè)計和調(diào)試。軟件開發(fā)均在Microchip的MPLAB IDE集成開發(fā)環(huán)境下完成，軟件采用C語言編寫，實現(xiàn)了帶位置傳感器的速度閉環(huán)和位置閉環(huán)矢量控制，并給出了系統(tǒng)主程序及定時中斷服務(wù)程序的流程圖。永磁同步電機矢量控制的主要控制策略如轉(zhuǎn)子初始位置檢測、速度采樣計算及PI調(diào)節(jié)、SVPWM查表實現(xiàn)方法等都在定時中斷服務(wù)程序中完成。最后在硬件平臺上，對軟件進行系統(tǒng)調(diào)試，試驗表明本矢量控制系統(tǒng)能夠有效滿足電梯門機的控制需求，從而證明了系統(tǒng)設(shè)計的可行性。 在論文的最后，對全文的工作做了總結(jié)，并提出了系統(tǒng)需要進一步完善的地方。
標(biāo)簽： dsPIC 永磁同步電機 矢量控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-27
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隨著無刷直流電機在工業(yè)控制和家用電器等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，其傳統(tǒng)的帶位置傳感器無刷直流電機控制呈現(xiàn)出越來越多的局限性，由此，無位置傳感器控制便應(yīng)運而生，特別是“反電勢”法無位置傳感器控制逐漸受到了人們的青睞，并成為無刷直流電機控制系統(tǒng)的研究熱點及發(fā)展主流。 論文在詳細(xì)介紹了無刷直流電機的運行原理及數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，對反電勢過零檢測法無位置傳感器控制的原理以及過零檢測電路的設(shè)計進行了詳細(xì)的分析和研究。由于在零速或低速時電機反電勢為零或很小，基于反電勢的控制方法都需要特殊的起動技術(shù)，本文在分析常有起動方法的優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，提出了一種新的起動方法一轉(zhuǎn)子位置閉環(huán)起動法，該起動方法包括轉(zhuǎn)子零初始位置檢測、轉(zhuǎn)子位置閉環(huán)加速以及切換至反電勢法運行三個步驟，并通過仿真和實驗證明，與傳統(tǒng)的三段式起動方法相比，該起動方法具有更優(yōu)良的起動性能。同時，本文還對反電勢法無位置傳感器控制的檢測誤差及干擾影響進行了系統(tǒng)的理論分析，并提出了相應(yīng)的誤差補償及干擾抑制措施。 最后，確立了以MC56F805為核心的無刷直流電機無位置傳感器控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，搭建了相應(yīng)的硬件實驗平臺。在Codewarrior集成開發(fā)環(huán)境下完成了整個無刷直流電機無位置傳感器控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計。實驗證明，所研制的試驗軟硬件平臺能很好地完成無刷直流電機無位置傳感器控制功能，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)快速、可靠性高。
上傳時間： 2013-07-21
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本文系統(tǒng)地論述了應(yīng)用單片機開發(fā)步進電動機二維運動控制器的方法。該二維運動控制器的樣品已經(jīng)研制出來，經(jīng)過實際運行測試，達到了設(shè)計要求，既能實現(xiàn)兩軸獨立運動控制，又能靈活方便地進行聯(lián)動控制。由于控制軟件對步進電動機采用了適當(dāng)?shù)淖詣诱{(diào)速方案，使得電機在運動過程中沒有失步現(xiàn)象，運行平穩(wěn)，定位精度高，重復(fù)定位性好。 本文所完成的主要工作有：(1)步進電動機驅(qū)動電路的研究。(2)系統(tǒng)控制方案設(shè)計。(3)硬件系統(tǒng)設(shè)計。單片機的選擇、串行通信等電路設(shè)計。(4)軟件系統(tǒng)設(shè)計。該控制器重點在于步進電動機的驅(qū)動電路硬件與控制軟件的設(shè)計，以及上下位機串口通信的實現(xiàn)。本設(shè)計的控制環(huán)節(jié)由AT89S52單片機和環(huán)形分配器PMM8713構(gòu)成，單片機采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)的串口通信與上位機進行通信，利用PMM8713產(chǎn)生步進電動機運行和正反轉(zhuǎn)的控制信號。驅(qū)動環(huán)節(jié)采用UC3842實現(xiàn)恒流驅(qū)動，給出特定的脈沖驅(qū)動信號，驅(qū)動功率管進行開通和關(guān)斷，使步進電動機按照規(guī)定的軌跡和速度運行。軟件部分由上位機軟件和下位機軟件共同組成。上位機軟件用Visual Basic編制，界面友好，下位機軟件用單片機匯編語言編制。上位機輸入的指令經(jīng)編譯生成相應(yīng)的目標(biāo)代碼并通過計算機串口發(fā)送到下位機中。下位機的功能：一是接收來自上位機的數(shù)據(jù)和命令；二是根據(jù)上位機發(fā)送的命令執(zhí)行相應(yīng)的動作；三是向上位機發(fā)送有關(guān)提示信息。 該控制系統(tǒng)在設(shè)計方面具有如下特點： 1.采用內(nèi)部時鐘方式產(chǎn)生步進電動機的驅(qū)動脈沖，而沒有采用高速脈沖發(fā)生器等外部方式，用軟件來實現(xiàn)，從而降低硬件成本。 2.硬件設(shè)計方面，盡可能地選擇了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的電路，從而提高了設(shè)計的成功率和結(jié)構(gòu)的靈活性。 3.盡可能選用了功能強、集成度高、通用性好、市場貨源充足的電路或芯片。 控制器硬件結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，控制可靠，功能強大，使用方便，因而具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
上傳時間： 2013-05-16
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現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中，永磁同步電機(PMSM)由于其良好的性能，正得到越來越廣泛地應(yīng)用。永磁同步電機的控制策略有很多，不同的控制策略各有千秋。有的滿足了高性能要求，但成本卻很高；有的滿足了硬件低成本要求，但軟件算法非常復(fù)雜、或者性能不理想，等等。因此，針對實際的應(yīng)用場合，開發(fā)出性能價格比優(yōu)越的控制器系統(tǒng)是非常有價值的。 本課題就是基于此思想，兼顧硬件成本和軟件可行性，運用低成本策略、較優(yōu)的軟件算法設(shè)計出雙閉環(huán)控制器系統(tǒng)，在低成本傳感器條件下實現(xiàn)了永磁同步電機正弦波驅(qū)動控制。 本文根據(jù)永磁同步電機磁場定向下的空間矢量數(shù)學(xué)模型，對其控制所需的位置、速度和電流參數(shù)展開分析。提出了基于離散位置信號進行位置預(yù)估的原理，并分析了復(fù)雜工況下位置信號的矯正問題。利用BLDC方式與SVPWM方式的轉(zhuǎn)換，解決了肩動過程中永磁同步電機脈動和失步問題。分析了基于英飛凌XC164CM單片機系統(tǒng)直流側(cè)電阻采樣計算相電流原理。設(shè)計了基于英飛凌XC164CM單片機的控制系統(tǒng)，外圍功率驅(qū)動電路以及過電流保護等電路。編制了基于離散位置信號的永磁同步電機電壓空間矢量(SVPWM)控制策略的C語言程序，完成了軟件和系統(tǒng)的調(diào)試。 最后，進行了一系列的實驗論證，并取得了理想的效果。
上傳時間： 2013-04-24
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v無刷直流電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護方便、運行效率高和調(diào)速性能好等優(yōu)點，隨著微處理器技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制理論，以及低成本、高磁能積永磁材料的發(fā)展，得到越來越廣泛的應(yīng)用。無刷直流電動機采用無位置傳感器控制，電動機結(jié)構(gòu)更加簡單，應(yīng)用范圍擴大，相對于有位置傳感器控制優(yōu)勢明顯。本論文圍繞無刷直流電動機的無位置傳感器控制進行較為系統(tǒng)和深入的研究。 首先，論文從基本電磁定律出發(fā)，在分析無刷直流電動機結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，建立了無刷直流電動機的數(shù)學(xué)模型，為分析無刷直流電動機無位置傳感器控制奠定基礎(chǔ)。 其次，根據(jù)無刷直流電動機反電勢過零檢測原理，對反電勢過零檢測法的各種實現(xiàn)方法進行研究，比較各種實現(xiàn)方法的優(yōu)缺點，指出它們的適用范圍。在此基礎(chǔ)上，給出帶通濾波法及其簡化電路形式，提出使用帶通濾波器獲取反電勢三次諧波的方法。論文將直流電源負(fù)端電壓作為帶通濾波法和帶通濾波三次諧波法的參考電平。 論文對無刷直流電動機無位置傳感器控制中的關(guān)鍵問題-起動方法進行研究，在詳細(xì)分析“三段式”起動方法的實現(xiàn)過程的基礎(chǔ)上，給出了從外同步到自同步平穩(wěn)切換的條件。論文在研究無刷直流電動機無位置傳感器控制換相方法的基礎(chǔ)上，提出了一種新的換相方法，提高了電動機運行平穩(wěn)性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。在帶通濾波三次諧波法中使用該換相方法，無需對三次諧波積分即可得到換相時刻。 濾波器是反電勢法中反電勢過零檢測電路的重要組成部分。論文在分析無刷直流電動機端電壓信號特點的基礎(chǔ)上，給出濾波電路的技術(shù)要求，根據(jù)濾波器基本設(shè)計原理，分別對一階RC無源帶通濾波器和二階RC有源低通濾波器進行電路設(shè)計和參數(shù)計算，并通過實驗驗證理論分析和仿真結(jié)果。這些為通過檢測反電勢過零點獲得可靠的換相信號創(chuàng)造了條件。 論文還分析了無刷直流電動機無位置傳感器控制中產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置檢測誤差的原因，提出了相應(yīng)的校正方法。通過分析無刷直流電動機的換相過程，建立了換相狀態(tài)的等效電路和數(shù)學(xué)模型，研究了轉(zhuǎn)子位置誤差引起的電動機超前、滯后換相現(xiàn)象，及其由此產(chǎn)生的非導(dǎo)通相環(huán)流，在理論分析的基礎(chǔ)上，進行了仿真計算，并與實驗結(jié)果對照分析。 功率器件的功率損耗分析在逆變器設(shè)計和提高控制系統(tǒng)的可靠性方面具有重要作用。論文構(gòu)建了由IGBT組成的簡化逆變器模型，并進行仿真研究。針對不同的開關(guān)頻率和柵極電阻，定量計算了IGBT開關(guān)過程中各階段的功率損耗，給出了變化規(guī)律，對逆變器的設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義。最后，論文研制了基于反電勢過零檢測法的無位置傳感器無刷直流電動機控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)由硬件和控制軟件兩部分組成。硬件部分包括主電源整流濾波電路、控制電源電路、反電勢過零檢測電路、驅(qū)動和逆變電路以及保護電路等，控制軟件包括電動機起動模塊(包括定位、加速、切換)、電動機運行控制模塊(包括過零檢測及校正、換相)和各保護功能模塊。對系統(tǒng)進行了調(diào)試，并對論文中所分析和提出的各種方法進行了相關(guān)的實驗研究，給出了實驗結(jié)果。
上傳時間： 2013-06-06
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用單片機控制直流電機 本設(shè)計以AT89C51單片機為核心，以4*4矩陣鍵盤做為輸入達到控制直流電機的啟停、速度和方向，完成了基本要求和發(fā)揮部分的要求。在設(shè)計中，采用了PWM技術(shù)對電機進行控制，通過對占空比的計算達到精確調(diào)速的目的。
上傳時間： 2013-04-24
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無刷直流電機是隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和新型永磁材料的出現(xiàn)而迅速成熟起來的一種新型機電一體化電機.隨著無刷直流電機在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,其常用的帶位置傳感器控制方法顯露出了越來越多的局限性,而無位置傳感器控制方法,特別是"反電勢法"無位置傳感器控制方法則漸漸受到了人們的青睞.論文在詳細(xì)介紹了"反電勢法"無位置傳感器無刷直流電機控制原理的基礎(chǔ)上,對"反電勢法"無位置傳感器無刷直流電機控制系統(tǒng)的核心部分——反電勢過零檢測電路的設(shè)計進行了詳細(xì)的分析和研究,給出了設(shè)計中幾個關(guān)鍵之所在.另外,論文以變頻空調(diào)壓縮機用無刷直流電機為樣機,設(shè)計了一套基于"反電勢法"的無位置傳感器無刷直流電機控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)以Motorola公司的MC68HC908MR32單片機為核心.文中介紹了系統(tǒng)的各個組成部分,給出了相應(yīng)的抗干擾措施."三段式"起動技術(shù)是"反電勢法"控制中常用的起動方法,也是"反電勢法"控制中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié).文中對"三段式"起動技術(shù)中轉(zhuǎn)子定位、外同步加速和外同步到自同步的切換進行了詳細(xì)的分析和討論,指出了各部分的難點,給出了相應(yīng)的解決方法."反電勢法"控制中不可避免的會存在轉(zhuǎn)子位置誤差,論文對這種誤差產(chǎn)生的原因進行了分析,提出了減少轉(zhuǎn)子位置誤差的方法.論文還介紹了"反電勢法"無位置傳感器無刷直流電機控制中幾種常用的數(shù)字濾波算法,給出了該控制系統(tǒng)中采用這些算法的程序源代碼.在控制系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上,論文介紹了"反電勢法"無位置傳感器無刷直流電機控制系統(tǒng)的調(diào)試運行過程,討論了調(diào)試中出現(xiàn)的問題并提出了解決方法.最后,文中給出了系統(tǒng)運行中的電壓、反電勢過零點等信號的實測波形.調(diào)試結(jié)果表明,該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,具有良好的調(diào)速性能,達到了預(yù)期的效果.
上傳時間： 2013-06-09
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本文首先簡述了交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展和研究重點，介紹了異步電機調(diào)速系統(tǒng)的不同控制策略，詳細(xì)論述了異步電機矢量控制系統(tǒng)的基本原理：異步電機的數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)變換、矢量控制的基本方程式、轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測方法、矢量控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等，并重點分析了空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)的基本原理、控制算法以及在TMS320LF2407中的實現(xiàn)方法。 從工程實際應(yīng)用出發(fā)，本文設(shè)計和開發(fā)了一套以DSP芯片TMS320LF2407為核心的有速度傳感器異步電機矢量控制系統(tǒng)，并給出了硬件和軟件的實現(xiàn)方法。該系統(tǒng)的功率電路采用電壓型的交-直-交變壓變頻結(jié)構(gòu)，由整流電路、濾波電路及智能功率模塊IPM(PM15RSH120)逆變電路構(gòu)成；控制電路以DSP芯片TMS320LF2407為核心，加上PWM信號發(fā)生電路、定子電流檢測電路、直流母線電壓檢測電路、智能功率模塊驅(qū)動電路、速度檢測電路、系統(tǒng)保護電路等，構(gòu)成了功能齊全的異步電機全數(shù)字化矢量控制系統(tǒng)。 在此基礎(chǔ)上，本文對無速度傳感器異步電機矢量控制系統(tǒng)進行了有益的探索。提出了改進的電壓型轉(zhuǎn)子磁鏈估算模型，消除了電壓型轉(zhuǎn)子磁鏈估算模型中純積分環(huán)節(jié)所固有的漂移問題和積累誤差對實際系統(tǒng)性能的影響。在傳統(tǒng)型參考自適應(yīng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)中原有的自適應(yīng)調(diào)節(jié)機構(gòu)用一個具有在線學(xué)習(xí)能力的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)取代，提出一種基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的異步電機轉(zhuǎn)速估計方法，并給出了速度估計器的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)算法。最后對基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)速估計的異步電機矢量控制系統(tǒng)進行了仿真，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有良好的性能。
標(biāo)簽： 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 異步電機 轉(zhuǎn)速
上傳時間： 2013-07-02
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矢量控制作為一種先進的控制策略，是在電機統(tǒng)一理論、機電能量轉(zhuǎn)換和坐標(biāo)變換理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有先進性、新穎性和實用性的特點。它是以交流電動機的雙軸理論為依據(jù)，將定子電流矢量分解為按轉(zhuǎn)子磁場定向的兩個直流分量：一個分量與轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶恐睾希Q為勵磁電流分量；另一個分量與轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶看怪保Q為轉(zhuǎn)矩電流分量。通過控制定子電流矢量在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的位置及大小，即可控制勵磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的大小，實現(xiàn)像直流電動機那樣對磁場和轉(zhuǎn)矩的解耦控制。本文研究的是以TMS320LF2407ADSP和FPGA為控制核心的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)。 分析了脈寬調(diào)制和矢量控制的原理與實現(xiàn)方法，從而建立了異步電動機的數(shù)學(xué)模型。對于矢量控制，分析了矢量控制的基本原理和控制算法，推導(dǎo)了三相坐標(biāo)系、兩相靜止與旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電機基本方程和矢量控制基本公式。同時在進行相應(yīng)的坐標(biāo)變換以后，得到了間接磁場定向型變頻調(diào)速系統(tǒng)的矢量控制圖，并結(jié)合TMS320LF2407ADSP完成了具體的實現(xiàn)方法，根據(jù)矢量控制的基本原理，設(shè)計了一種基于DSP和FPGA的SVPWM冗余系統(tǒng)。 在硬件方面，以TMS320LF2407ADSP和EP1C12Q240FPGA為控制器，兩者之間通過雙口RAMIDT7130完成數(shù)據(jù)的交換，并能在一方失控時另一方立即產(chǎn)生SVPWM波形。同時完成無線遙控、速度給定、數(shù)據(jù)顯示以及電流、速度檢測和保護等功能，也對變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路、電源電路、FPGA配置電路、無線遙控電路、LCD顯示電路、保護電路、電流和轉(zhuǎn)速檢測電路作了簡單的介紹。在軟件方面，給出了基于DSP的矢量控制系統(tǒng)軟件流程圖，并用C語言進行了編程。用硬件描述語言Verilog對FPGA進行了編程，并給出了相關(guān)的仿真波形。MATLAB仿真結(jié)果表明，本文研究的調(diào)速系統(tǒng)的矢量控制算法是成功的，并實現(xiàn)了對電機的高性能控制。
上傳時間： 2013-07-09
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