論文以反應(yīng)式步進電機為研究對象，應(yīng)用了先進的FPGA/CPLD技術(shù)，設(shè)計了一種全數(shù)字的步進電機控制系統(tǒng)，通過了仿真、綜合和下載的各個程序測試環(huán)節(jié)，并在實驗中得到了良好的應(yīng)用。 本論文分析了反應(yīng)式步進電機工作原理以及其具體的控制過程，然后闡述了FPGA的設(shè)計原理以及所涉及到的相關(guān)芯片，接著對所要應(yīng)用的硬件語言VerilogHDL方面的知識進行了簡要地介紹，這些為論文的具體設(shè)計部分提供了理論基礎(chǔ)。 本系統(tǒng)針對需要實現(xiàn)對步進電機的調(diào)速，設(shè)計出了一種符合要求的連續(xù)可調(diào)的脈沖信號發(fā)生器，整個脈沖信號發(fā)生器有兩個大的模塊組成，最后用一個頂層的模塊將二者連接起來，并且每個子模塊以及頂層的模塊都通過了仿真測試。系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計思路，為系統(tǒng)的設(shè)計和維護提供了方便，同時也提高了系統(tǒng)性能的可擴展性。系統(tǒng)采用一種軟件硬化的設(shè)計思路，應(yīng)用了VerilogHDL硬件語言，該語言較容易理解。軟件也是采用了目前應(yīng)用比較廣泛的幾種。在最后的實物實驗中也取得了良好的效果，從而證明了設(shè)計的正確性。論文針對VerilogHDL硬件語言的應(yīng)用技巧以及實際編寫程序中經(jīng)常遇到的問題都做了詳細的解釋，并提出了幾個解決問題的方法；對于如何合理的選擇芯片，文章也做了仔細說明。 FPGA+VerilogHDL+EDA工具構(gòu)成的數(shù)字系統(tǒng)現(xiàn)場集成技術(shù)，是本系統(tǒng)設(shè)計的核心部分，該門技術(shù)具有操作靈活、利用廣泛以及價廉等特點。該門技術(shù)具有旺盛的生命力和廣闊的前景，必然推動著整個集成電路產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)集成的進一步發(fā)展。整個系統(tǒng)設(shè)計采用了全數(shù)字化的控制方案，使系統(tǒng)更加緊湊、更加合理以及經(jīng)濟節(jié)約。由于系統(tǒng)的全數(shù)字化，使得整個系統(tǒng)運行變得十分可靠，調(diào)試也極為方便。作為一種先進技術(shù)的應(yīng)用，論文在很多方面做了新的嘗試。
標簽： FPGA 步進電機控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-05-20
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運動控制技術(shù)是機電一體化的核心部分，提高運動控制技術(shù)水平對于提高我國的機電一體化技術(shù)具有至關(guān)重要的作用。運動控制技術(shù)的發(fā)展是制造自動化前進的旋律，是推動新的產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)。對于數(shù)控系統(tǒng)來說，最重要的是控制各個電機軸的運動，這是運動控制器接收并依照數(shù)控裝置的指令來控制各個電機軸運動從而實現(xiàn)數(shù)控加工的，數(shù)據(jù)加工中的定位控制精度、速度調(diào)節(jié)的性能等重要指標都與運動控制器直接相關(guān)。目前對數(shù)控系統(tǒng)的研究都集中在插入PC的NC控制器的研究上，而其核心部分就是對步進、伺服電機進行控制的運動控制卡的研究。對PC-NC來說，運動控制卡的性能很大程度上決定了整個數(shù)控系統(tǒng)的性能，而微電子和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用，使運動控制卡的性能得到了不斷改進，集成度和可靠性大大提高。 本課題通過對運動控制技術(shù)的深入研究，并針對國內(nèi)運動控制技術(shù)的研究起步較晚的現(xiàn)狀，結(jié)合當前運動控制領(lǐng)域的具體需要，緊跟當前運動控制技術(shù)研究的發(fā)展趨勢，吸收了數(shù)控技術(shù)和相關(guān)運動控制技術(shù)的最新成果，提出了基于PCI和FPGA的方案，研制了一款比較新穎的、功能強大的、具有很大柔性的四軸多功能運動控制卡。 本課題的具體研究主要有以下幾方面： 首先，通過對運動控制卡及運動控制系統(tǒng)等行業(yè)現(xiàn)狀的全面調(diào)研，和對運動控制技術(shù)的深入學習，在比較了幾種常用的運動控制方案的基礎(chǔ)上，提出了基于FPGA的運動控制設(shè)計方案，并規(guī)劃了板卡的總體設(shè)計。 其次，根據(jù)總體設(shè)計，規(guī)劃了板卡的結(jié)構(gòu)，詳細劃分并實現(xiàn)了FPGA各部分的功能；利用光電隔離原理設(shè)計了數(shù)字輸入/輸出電路。 再次，利用FPGA的資源實現(xiàn)了PCI從設(shè)備接口，達到跟控制卡通信的目的，針對運動控制中的一些具體問題，如運動平穩(wěn)性、實時控制以及多軸聯(lián)動等，在FPGA上設(shè)計了四軸運動控制電路，定義了各個寄存器的具體功能，設(shè)計了功能齊全的加／減速控制電路、變頻分配電路、倍頻分頻電路和三個功能各異的計數(shù)器電路等，自動降速點運動、A／B相編碼器倍頻計數(shù)電路等特殊功能。最后，進行了本運動控制卡的測試，從測試和應(yīng)用結(jié)果來看，該卡達到預期的要求。
上傳時間： 2013-07-27
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以AT89C51為核心，采用部分外圍電路，實現(xiàn)對電風扇的智能控制．通過AT89C51對雙向可控硅的控制，可實現(xiàn)風速的無級調(diào)速，且可以實現(xiàn)模擬自然風、睡眠風等，通過單片機自身的功能及外接少量電路可實現(xiàn)電
上傳時間： 2013-06-16
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摘 要: 在汽車行駛及機車控制系統(tǒng)中對測速裝置的要求是分辨能力強、高精度、盡可能短的檢測時間以及抗干擾能 力強等。該文介紹了一種應(yīng)用霍爾傳感器A44E 獲得穩(wěn)定的脈沖信號,從而實現(xiàn)對車速進行智能測量的方案。測試 結(jié)果表明,運用該方案實現(xiàn)的系統(tǒng)能很好的達到對車輪測速的要求。 關(guān)鍵詞: 霍爾傳感器;速度測量;脈沖檢測 中圖分類號: E911 文獻標識碼: A
標簽： A44E 霍爾傳感器 測速 中的應(yīng)用
上傳時間： 2013-07-11
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該文研究了兩相逆變器-異步電動機系統(tǒng)的SVPWM控制技術(shù),該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于小功率、寬調(diào)速運行的場合.通過對電機基本方程進行Kron變換,建立了系統(tǒng)完整的數(shù)學模型.論文在分析國內(nèi)外兩相逆變器異步電動機的SVPWM控制基礎(chǔ)上,提出四個電壓矢量八個工作空間的SVPWM控制技術(shù),推導了控制參數(shù)和計算公式,提出了使電機具有圓形旋轉(zhuǎn)磁場的調(diào)制比優(yōu)化方案,給出了實施該方案的逆變器功率管的導通順序和逆變器的輸出電壓波形.編制了系統(tǒng)仿真程序,給出SVPWM控制,兩相逆變器-異步電動機系統(tǒng)樣機的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩仿真波形曲.并與采用其他控制方式,進行仿真結(jié)果比較.論證了該文提出的SVPWM控制技術(shù)在兩相逆變器-異步電動機系統(tǒng)中明顯地減小了電流諧波、轉(zhuǎn)矩脈動.論文建立了基于DSP控制器的兩相逆變器-異步電動機系統(tǒng)試驗裝置系統(tǒng),系統(tǒng)由DSP控制器、控制電路、功率驅(qū)動電路、逆變器主電路、異步電動機等組成.完成了各工作區(qū)的SVPWM信號的生成,與理論實現(xiàn)一致.
上傳時間： 2013-07-27
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無刷直流電機具有輸出轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速性能好、運行可靠等一系列優(yōu)點，具有廣泛的應(yīng)用前景，其傳統(tǒng)的理論分析及設(shè)計方法已經(jīng)比較成熟。它的進一步推廣和應(yīng)用，在很大程度上有賴于對其控制策略的研究。本文主要研究了無刷直流電機的速度控制問題。 無刷直流電機是一種多變量和非線性的控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制方法很難滿足對它的精確控制。近代模糊控制理論在無刷直流電機的控制中得到了廣泛的應(yīng)用，提高了控制系統(tǒng)的性能。但是，在模糊控制器控制規(guī)則優(yōu)化和參數(shù)在線調(diào)整方面還存在著許多不足。針對這些問題，本文提出了一種使用遺傳算法優(yōu)化的模糊控制器，并且應(yīng)用到無刷直流電機的控制中。系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，內(nèi)環(huán)采用電流負反饋對電機轉(zhuǎn)矩進行調(diào)節(jié)；外環(huán)應(yīng)用模糊控制器進行速度控制，通過遺傳算法離線優(yōu)化模糊控制規(guī)則和在線調(diào)節(jié)模糊控制器的參數(shù)以提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。同時本文使用Matlab和電機仿真軟件VisSim對無刷直流電機的速度控制進行了軟件仿真。 數(shù)字信號處理器(DSP)是一種高速的信號處理芯片，近幾年在電機控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文以TI公司的TMS320LF2407控制器為基礎(chǔ)，介紹了DSP在無刷直流電機控制中常用的應(yīng)用技術(shù)。同時為了降低系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計的復雜性，提高控制系統(tǒng)的可靠性以及軟件開發(fā)的快速性，本文將嵌入式操作系統(tǒng)移植到DSP中，并在該操作平臺上開發(fā)出高效的控制算法。 實驗結(jié)果表明，通過遺傳算法優(yōu)化的模糊控制器對無刷直流電機模型的不確定性和負載變化具有較強的適應(yīng)性和魯棒性，而且控制系統(tǒng)具有較好的動態(tài)性能。
上傳時間： 2013-06-12
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永磁同步電機(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊的電機，其傳統(tǒng)的理論分析與設(shè)計方法已比較成熟。它的進一步推廣應(yīng)用，在很大程度上有賴于對控制策略的研究。實踐中，使用通用變壓變頻(VVVF)變頻器來驅(qū)動沒有阻尼繞組的永磁同步電動機開環(huán)運行時，有時電機的運行頻率超過某一頻率，系統(tǒng)就會變得不穩(wěn)定，甚至導致系統(tǒng)失步。本文研究了無位置傳感器的永磁同步電機的速度控制問題。 論文提出了一種將推廣卡爾曼濾波(EKF)原理應(yīng)用于永磁同步電機無位置傳感器調(diào)速系統(tǒng)的方法。對永磁同步電機的數(shù)學模型和卡爾曼濾波原理作了詳細的分析，在dq轉(zhuǎn)子同步坐標系中應(yīng)用推廣卡爾曼濾波算法，對永磁同步電機的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速進行實時在線估計。所選取的濾波算法只需測量電流和逆變器直流母線電壓，具有不改造電機、可靠性高和經(jīng)濟耐用的優(yōu)點。利用在線估計出的轉(zhuǎn)速和電流實現(xiàn)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的永磁同步電機矢量控制。同時還提出了基于磁飽和原理的永磁轉(zhuǎn)子初始位置的檢測方法。針對轉(zhuǎn)子磁場定向方式及矢量控制方案，采用了空間矢量脈寬調(diào)制方法對系統(tǒng)進行控制，此方法可以輸出任意給定位置的電壓矢量，在不增加功率管開關(guān)頻率和不增加系統(tǒng)復雜性的前提下，明顯提高電機的調(diào)速性能。 在Matlab6.5環(huán)境下進行的系統(tǒng)仿真實驗表明，所提出的位置估計算法和控制方法具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)角跟蹤特性和速度控制性能，同時系統(tǒng)具有較強的抗負載擾動性能和較好的魯棒性。實驗結(jié)果表明本文的方法達到了預期的效果。
上傳時間： 2013-04-24
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開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)(SRD)是一種新型交流驅(qū)動系統(tǒng),以結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、成本低廉、控制參數(shù)多、控制方法靈活、可得到各種所需的機械特性,而備受矚目,應(yīng)用日益廣泛.并且SRD在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)均具有較高的效率,這一點是其它調(diào)速系統(tǒng)所不可比擬的.但開關(guān)磁阻電機(SRM)的振動與噪聲比較大,這影響了SRD在許多領(lǐng)域的應(yīng)用.本文針對上述問題進行了研究,提出了一種新型齒極結(jié)構(gòu),可有效降低開關(guān)磁阻電機的振動與噪聲.通過電磁場有限元計算可看出,在新型齒極結(jié)構(gòu)下,導致開關(guān)磁阻電機振動與噪聲的徑向力大為減小,尤其是當轉(zhuǎn)子極相對定子極位于關(guān)斷位置時,徑向力大幅度地減小,并改善了徑向力沿定子圓周的分布,使其波動減小,從而減小了定子鐵心的變形與振動,進而降低了開關(guān)磁阻電機的噪聲.靜態(tài)轉(zhuǎn)矩因轉(zhuǎn)子極開槽也略微減小,但對電機的效率影響不大.開關(guān)磁阻電機因磁路的飽和導致參數(shù)的非線性,又因在不同控制方式下是變結(jié)構(gòu)的.這使得開關(guān)磁阻電機的控制非常困難.經(jīng)典的線性控制方法如PI、PID等方法用于開關(guān)磁阻電機的控制,效果不好.其它的控制方法如滑模變結(jié)構(gòu)控制、狀態(tài)空間控制方法等可取得較好的控制效果但大都比較復雜,實現(xiàn)起來比較困難.而智能控制方法如模糊控制本身為一種非線性控制方法,對于非線性、變結(jié)構(gòu)、時變的被控對象均可取得較好的控制效果且不需知道被控對象的數(shù)學模型,這對于很難精確建模的開關(guān)磁阻電機來說尤其適用.同時,模糊控制實現(xiàn)比較容易.但對于變參數(shù)、變結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電機來說固定參數(shù)的模糊控制在不同條件下其控制效果難以達到最優(yōu).為取得最優(yōu)的控制效果,該文采用帶修正因子的自組織模糊控制器,采用單純形加速優(yōu)化算法通過在線調(diào)整參數(shù),達到了較好的控制效果.仿真結(jié)果證明了這一點.
標簽： 開關(guān)磁阻電機 自組織 模糊控制
上傳時間： 2013-05-16
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論文根據(jù)系統(tǒng)具體控制對象將多電機獨立驅(qū)動電動車的操穩(wěn)性控制劃分為間接穩(wěn)定性控制與直接穩(wěn)定性控制兩大類，前者以優(yōu)化車輪和路面的相對運動為目標;而后者直接以整車運動狀態(tài)參量為調(diào)節(jié)對象.針對雙電機前輪驅(qū)動EV，提出了基于自由輪轉(zhuǎn)速信息的驅(qū)動防滑控制.分析了汽車轉(zhuǎn)向過程的差速動力學原理，在Ackermann-Jeantand轉(zhuǎn)向側(cè)幾何模型下討論了理想差速過程中車輪驅(qū)/制動轉(zhuǎn)矩變化應(yīng)滿足的條件.根據(jù)上述分析提出了一種雙模式轉(zhuǎn)矩分配電子差速器設(shè)計思路.分析了直接橫擺力偶矩的產(chǎn)生與簡化的轉(zhuǎn)矩分配方法.基于零側(cè)偏理想模型設(shè)計了雙電機EV的前饋直接橫擺力偶矩控制器并進行數(shù)值仿真，結(jié)果顯示該方法能一定程度改善操穩(wěn)性，但控制效果受系統(tǒng)非線性影響較大.提出應(yīng)用隱模型跟蹤最優(yōu)控制理論的DYC控制策略，設(shè)計了控制器并進行仿真計算，證明此控制方法能在降低質(zhì)心側(cè)偏的同時保證橫擺角速度響應(yīng)的穩(wěn)定、平滑、快速，并能適應(yīng)不同路面情況.通過仿真討論前驅(qū)動或后驅(qū)動布局與DYC控制效果的關(guān)系以及系統(tǒng)對汽車質(zhì)心參數(shù)變化的適應(yīng)性.設(shè)計并改裝了雙電機前輪獨立驅(qū)動試驗車.初步試車中該車轉(zhuǎn)向與加速皆運行良好，以此為基礎(chǔ)未來可進行控制策略實車測試.
上傳時間： 2013-04-24
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交流電動機是一個多變量、高階、強耦合的非線性系統(tǒng)，不象直流電機那樣易于控制轉(zhuǎn)矩，采用矢量控制技術(shù)可解決傳統(tǒng)交流調(diào)速的難題，使交流電機可以按直流電機的控制規(guī)律來進行控制，而無傳感器矢量控制技術(shù)由于可以省去速度傳感器，使相應(yīng)的交流調(diào)速系統(tǒng)變得簡便、廉價和可靠，所以成為當前研究的熱點，本論文工作就是這方面的一個嘗試。 論文首先介紹了矢量控制技術(shù)的基本理論。對感應(yīng)電動機在三相靜止坐標系下強耦合和互感變參數(shù)的數(shù)學模型，通過坐標變換，導出感應(yīng)電機在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型，然后將同步坐標系按轉(zhuǎn)子磁場定向，實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)子磁鏈和轉(zhuǎn)矩的分別控制，從而可以按直流電機的控制規(guī)律來控制交流電機。 其次，論文基于同步軸系下的感應(yīng)電動機電壓磁鏈方程式，提出了一種感應(yīng)電動機按轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制方法，利用在同步軸系中T軸電流的誤差信號實現(xiàn)對電機速度的估算，這種速度估算方法結(jié)構(gòu)簡單，有一定的自適應(yīng)能力。同時在該無傳感器矢量控制系統(tǒng)中，由于采用了經(jīng)典的PI調(diào)節(jié)器，使得控制系統(tǒng)更為簡單易行。 論文利用MATLAB建立了該無傳感器矢量控制系統(tǒng)的仿真模型。為提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和仿真結(jié)果的準確性，仿真模型采用了標么值系統(tǒng)，并考慮了控制周期和采樣信號周期對仿真結(jié)果的影響。討論了離散控制引起的相位補償問題，使仿真結(jié)果更接近實際工程系統(tǒng)。 最后，通過仿真進一步驗證了本文提出的無傳感器矢量控制系統(tǒng)的正確性和可行性，也證明了速度估計模型對速度估計準確，且對參數(shù)的變化有較強的魯棒性。
標簽： 無傳感器 矢量控制系統(tǒng) 速度
上傳時間： 2013-06-02
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