該文主要研究超聲波電機(jī)的傳動機(jī)理、數(shù)學(xué)模型、結(jié)構(gòu)設(shè)計、驅(qū)動系統(tǒng)和精密伺服系統(tǒng)的理論和實踐,為超聲波電機(jī)的進(jìn)一步研究和產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ).該文主要內(nèi)容和研究成果如下:系統(tǒng)地總結(jié)了國內(nèi)外超聲波電機(jī)的研究歷史、發(fā)展現(xiàn)狀和主要應(yīng)用,研究了超聲波電機(jī)的運行機(jī)理.研制了超聲波電機(jī)專用、高抗干擾能力,高可靠性、兩相正交、正弦超聲波驅(qū)動電源,分別探討了使用串聯(lián)電感和并聯(lián)電感實施負(fù)載阻抗匹配時,電機(jī)性能所受到的影響.研制了利用電機(jī)定子上壓電陶瓷的孤極反饋來進(jìn)行頻率調(diào)整的新型頻率跟蹤控制器,實現(xiàn)了超聲波電機(jī)速度的穩(wěn)定性控制. 實現(xiàn)了超聲波電機(jī)高精度位置檢測,研制了基于DSP的超聲波電機(jī)精密伺服控制系統(tǒng),完成了采用驅(qū)動頻率/相位的P、PI和自適應(yīng)控制方案進(jìn)行精密定位控制的理論探討和實驗研究,井進(jìn)行了模糊控制的理論探討.在理論研究的基礎(chǔ)上,成功地研制了環(huán)形超聲波電機(jī)及其精密定位控制系統(tǒng).單元電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩1N. m,控制精度2.16′.
上傳時間： 2013-07-15
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本課題就是從研究永磁電機(jī)的設(shè)計著手，最大程度的改進(jìn)電動機(jī)本體的性能，設(shè)計出符合伺服驅(qū)動要求的永磁同步電動機(jī)，然后針對設(shè)計出來的具體電機(jī)開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動控制電路以及相關(guān)的控制軟件，使電動機(jī)、驅(qū)動控制電路和控制軟件三者相互配合，從整體上提高整個伺服控制系統(tǒng)的性能。 論文首先介紹永磁電機(jī)的發(fā)展前景和基本結(jié)構(gòu)；接著具體論述如何使用Visual Basic 6.0和ANSYS有限元分析軟件進(jìn)行永磁同步電動機(jī)設(shè)計，為電機(jī)設(shè)計引入一種較新的方法，使電機(jī)許多性能參數(shù)得到進(jìn)一步較為精確的量化，設(shè)計者可據(jù)此對電機(jī)性能進(jìn)行更可靠的評估，從而為電機(jī)性能結(jié)構(gòu)的改進(jìn)提供了基礎(chǔ)、指明了方向；然后，論文著重研究如何使用DSP實現(xiàn)對永磁同步電動機(jī)的伺服控制，控制部分從電機(jī)矢量控制理論入手，引入一套全新的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置確定理論和算法，還涉及到正弦波脈寬調(diào)制和電壓空間矢量調(diào)制理論，系統(tǒng)的速度位置環(huán)采用滑模變結(jié)構(gòu)控制方法，這些在論文中都做了詳細(xì)地論述，從軟件和硬件兩個角度分別具體闡述了整個伺服控制系統(tǒng)的實現(xiàn)過程。最后整個控制系統(tǒng)實現(xiàn)與PC機(jī)上的VB程序進(jìn)行串行通訊，使用者可通過PC機(jī)提供的控制界面程序方便的監(jiān)控伺服系統(tǒng)的運行狀況，同時文中還實現(xiàn)了對整個控制系統(tǒng)的Matlab建模及其仿真。
標(biāo)簽： DSP 永磁同步電動機(jī) 伺服控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor,簡稱USM)是近二十年來發(fā)展起來的一種新型驅(qū)動裝置,該電機(jī)不同于傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)電機(jī),它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)激發(fā)超聲振動,借助彈性體諧振放大,通過摩擦耦合產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動或直線運動.這種電機(jī)的具有響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)緊湊、低轉(zhuǎn)速、大力矩、不受電磁干擾、斷電自鎖等優(yōu)點,在微型機(jī)械、機(jī)器人、精密儀器、家用電器、航空航天、汽車等方面有著廣泛的應(yīng)用前景.隨著超聲波電機(jī)的推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要,對超聲波電機(jī)的驅(qū)動和控制技術(shù)的研究就非常必要了,小型化、通用化、高性能的驅(qū)動電源和簡單而又實用的控制技術(shù)已成為國內(nèi)外研究的熱點.該文對于單一的定位控制,研究一種簡單且控制精度高的控制算法,結(jié)合所研制的縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)樣機(jī),實現(xiàn)了高精度(0.010度)的定位控制,另對基于高性能DSP的驅(qū)動電源進(jìn)行了初步的探討和研究,研制了通用性較高的驅(qū)動電源.該文開展的主要研究工作和取得的成果如下:1.簡要地介紹了超聲波電機(jī)的原理、發(fā)展歷史和特點,重點分析了超聲波電機(jī)驅(qū)動電源和定位控制的研究進(jìn)展和存在的問題,從而引出該碩士論文的研究意義和主要內(nèi)容.2.從理論和實驗上揭示這種電機(jī)具有的高分辨率和步進(jìn)特性實質(zhì),提出了利用此特性實現(xiàn)高精度的定位控制策略——步進(jìn)定位法,并分析了影響其定位精度的因素,結(jié)合所研制的縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)樣機(jī),實現(xiàn)了高精度(0.010度)的定位控制,并確定了相關(guān)控制參數(shù)的選擇準(zhǔn)則.3.簡要介紹了常用開關(guān)變換器結(jié)構(gòu),設(shè)計了以MOSFET為開關(guān)器件的半橋式逆變功率電路.介紹了高性能DSP(TMS320LF2407)為核心的控制信號發(fā)生電路和以UC3842為控制芯片的可調(diào)壓直流電源,結(jié)合控制電路和功率變換電路獲得了驅(qū)動超聲波電機(jī)所需兩項幅值、頻率、相位可調(diào)的交變方波,具有較高的通用性,為進(jìn)一步開展運用較復(fù)雜控制策略的超聲波電機(jī)位置和速度伺服控制研究打下一定基礎(chǔ).
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字控制技術(shù)在開關(guān)電源中的應(yīng)用正變得越來越廣泛，開關(guān)電源的數(shù)字控制器包含三個主要的功能模塊：模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字補(bǔ)償器和數(shù)字脈寬調(diào)制器。本論文總結(jié)和比較了當(dāng)今國際上高頻開關(guān)電源數(shù)字控制器各個模塊的先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展方向。 數(shù)字電源要在高頻開關(guān)電源應(yīng)用領(lǐng)域中實用化、市場化，在技術(shù)上仍然存在許多的難關(guān)需要攻克。其中模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字脈寬調(diào)制器的分辨率問題給系統(tǒng)帶來了極限環(huán)振蕩的隱患，采樣時滯現(xiàn)象增加了實現(xiàn)電源的電壓調(diào)節(jié)快速動態(tài)響應(yīng)特性的難度，同時數(shù)字補(bǔ)償器必須在一個開關(guān)周期內(nèi)完成若干次乘法和加法運算以便及時更新占空比信息，從而對數(shù)字控制器的運算速度提出了非常高的要求。本文集中研究和討論解決這些技術(shù)難點的途徑，利用matlab中的SISOTOOL塊，通過直接數(shù)字設(shè)計提出了2P2Z的數(shù)字補(bǔ)償算法。按照高頻開關(guān)電源的設(shè)計步驟，本文對主要元器件進(jìn)行了參數(shù)的計算以及選型，并利用matlab中的SIMULINK模塊對電路的穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)性能進(jìn)行仿真研究。 為了對理論分析和仿真研究進(jìn)行驗證，本文設(shè)計實現(xiàn)了一款基于DSPic30F2020高性能數(shù)字信號處理器并采用2P2Z控制算法的高頻全橋拓?fù)浯蠊β释ㄐ乓淮坞娫凑髂K。實驗結(jié)果表明，該數(shù)字電源方案穩(wěn)定可靠，性能參數(shù)優(yōu)異，能夠滿足應(yīng)用的需要。
上傳時間： 2013-04-24
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本文對超聲波電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。全文主要內(nèi)容如下：系統(tǒng)介紹了超聲波電機(jī)的特點、研究歷史和主要應(yīng)用，概述了超聲波電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀。在介紹壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)與壓電振子諧振特性的基礎(chǔ)上，闡述了超聲波電機(jī)的運行機(jī)理及調(diào)速原理。介紹了環(huán)狀行波型超聲波電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理。研制了基于DSP的超聲波電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)，為超聲波電機(jī)控制技術(shù)的研究提供了一個通用實驗平臺。通過光電編碼器檢測超聲波電機(jī)的速度，研制了利用速度反饋來進(jìn)行頻率調(diào)整的頻率跟蹤控制器，實現(xiàn)了采用頻率P調(diào)節(jié)的超聲波電機(jī)速度穩(wěn)定性控制。實現(xiàn)了大外徑(80mm)環(huán)狀行波型超聲波電機(jī)的高精度位置檢測。研制了基于DSP的超聲波電機(jī)位置控制系統(tǒng)，完成了采用相位差P控制方案進(jìn)行精密定位控制的實驗研究。
上傳時間： 2013-05-21
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直線電動機(jī)直接驅(qū)動運動設(shè)備，省略了機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，完全消除機(jī)械傳動元件的速度和加速度的物理極限，具有長行程、低慣量、高精度、快響應(yīng)和高速度等特征，是先進(jìn)加工中心的標(biāo)志。90年代中期以后，直線驅(qū)動技術(shù)在超精密定位領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，吸引了越來越多的研究機(jī)構(gòu)和人員投入到這一領(lǐng)域中來。 永磁直線同步電機(jī)與普通的直線異步電機(jī)相比，具有效率高、輸出力矩大、體積小、易于控制等優(yōu)點，極大地提高了進(jìn)給系統(tǒng)的快速響應(yīng)性和運動精度，成為新一代超精密機(jī)床中最具有代表的技術(shù)。永磁直線同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)將是當(dāng)前和今后直線電機(jī)發(fā)展應(yīng)用的一個方向。 本文以直線電機(jī)理論為依據(jù)，以現(xiàn)有的實驗設(shè)備及新的實驗方法為基礎(chǔ)，設(shè)計了永磁直線同步電動機(jī)控制系統(tǒng)，分析了永磁直線同步電機(jī)控制系統(tǒng)中存在的難點，并對直線電動機(jī)控制系統(tǒng)的控制性能進(jìn)行了初步的實驗研究。 首先，介紹了永磁直線同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、相關(guān)控制策略，對直線電機(jī)控制難點進(jìn)行了探討。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了永磁直線同步電機(jī)的控制系統(tǒng)的總體方案。 然后針對永磁直線同步電機(jī)控制系統(tǒng)的主要難點，分為位置檢測技術(shù)，硬件系統(tǒng)設(shè)計和軟件系統(tǒng)設(shè)計三個方面對控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。根據(jù)永磁直線同步電機(jī)的特點，提出一種簡易的初始位置檢測方法，并設(shè)計了檢測電路。該方法基于線性霍爾元件，基本上不增加控制系統(tǒng)成本，安裝簡便，效果良好。在普通的三相逆變電路的直流側(cè)添加DC/DC電力電子電路。這樣的做的好處是根據(jù)系統(tǒng)需求輸出直流電壓，減少諧波。由于傳統(tǒng)的基于前后臺工作機(jī)制的電機(jī)控制軟件存在響應(yīng)不及時、不穩(wěn)定等弊病，提出了基于嵌入式實時操作系統(tǒng)機(jī)制上編寫電機(jī)控制軟件。 最后基于樣機(jī)和控制器做了相應(yīng)試驗，分析了試驗結(jié)果，并提出了存在的問題和下一步的工作展望。
標(biāo)簽： 直線 同步電機(jī) 控制技術(shù)
上傳時間： 2013-06-20
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本文論述了基于ST7FMC的電動摩托車控制系統(tǒng)的研究。 近年來,由于燃油交通工具尾氣排放對城市空氣造成的嚴(yán)重污染，以及人們生活水平、環(huán)保意識的逐漸提高，綠色交通工具己成為時代發(fā)展的重要課題。考慮到我國目前的國情，發(fā)展電動車具有重要的環(huán)保意義。 隨著電機(jī)技術(shù)及功率器件性能的不斷提高,電動車的控制器發(fā)展迅速。但是目前市場上大多數(shù)的電動車產(chǎn)品均采用低集成度元件控制裝置，功能過于簡單，不能充分發(fā)揮系統(tǒng)潛力及處理一些特殊的控制問題。 提出了基于意法半導(dǎo)體芯片ST7FMC的永磁無刷直流電動機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計方案，進(jìn)行了低成本、高智能的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計，能滿足更多應(yīng)用場合的需要。主要從以下幾個方面進(jìn)行了分析與研究: 首先，建立無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并分析其電機(jī)運行特性。 其次，根據(jù)ST專用單片機(jī)的特點詳細(xì)設(shè)計了系統(tǒng)的控制策略：將調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計為電流、速度雙閉環(huán)的PI算法控制，以保證調(diào)速性能和電流控制精度；采用ST芯片固有的寄存器進(jìn)行速度的檢測，比較精確；將相電流檢測設(shè)計成母線電流PWM On中點檢測；采用了高性能的驅(qū)動集成電路IR2136來驅(qū)動MOSFET組成的全橋逆變電路；驅(qū)動方式采用新型的凸形波驅(qū)動控制方法。 最后，組裝了試驗樣車，通過實驗室觀測及實地運行，驗證了系統(tǒng)運行的可靠性。 由此得出結(jié)論：本課題設(shè)計的基于ST7FMC的電動摩托車控制系統(tǒng)具有運行性能良好、可靠性高的特點，為后續(xù)的研究工作提供了一定的基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： ST7FMC 電動摩托車 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-17
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由于直流調(diào)速的局限性和交流調(diào)速的優(yōu)越性，以及計算機(jī)技術(shù)和電力電子器件的不斷發(fā)展，異步電動機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)正在快速發(fā)展之中。在現(xiàn)代微機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展下，計算機(jī)運行速度不斷提高，指令的執(zhí)行速度也達(dá)到了前所未有的高度，使得復(fù)雜算法應(yīng)用計算機(jī)來進(jìn)行實時運算、執(zhí)行成為可能。經(jīng)過最近十幾年的應(yīng)用開發(fā)，交流異步電動機(jī)的變頻調(diào)速性能已經(jīng)優(yōu)于直流調(diào)速系統(tǒng)。 目前廣泛研究應(yīng)用的異步電動機(jī)調(diào)速技術(shù)有恒壓頻比控制方式、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。本論文中所討論的是異步電動機(jī)矢量控制調(diào)速方法，相對于恒壓頻比控制和直接轉(zhuǎn)矩控制，它有動態(tài)性能和低速性能好、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點。 本文對異步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型的建立進(jìn)行了詳細(xì)的分析和闡述。通過對異步電動機(jī)的動態(tài)電磁關(guān)系的分析以及坐標(biāo)變換原理概念的介紹，建立了異步電動機(jī)在不同坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型，指出了異步電動機(jī)的模型特點是一多變量、強(qiáng)藕合的非線性系統(tǒng)。 在對異步電動機(jī)的矢量控制原理進(jìn)行闡述時，給出了矢量變換方法實現(xiàn)的步驟，并依次說明了三相異步電動機(jī)數(shù)學(xué)模型是如何解耦的。在論述了二相異步電功機(jī)的磁場定向原理后，介紹了轉(zhuǎn)子磁鏈的計算方法并設(shè)計了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器。 詳細(xì)地分析了磁通調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的工作原理，并設(shè)計了磁通調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。以DSP為控制核心，設(shè)計了異步電動機(jī)的矢量控制系統(tǒng)的硬件，并編制了軟件程序。 運用MATLAB的工具軟件SIMULINK對磁通閉環(huán)的矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，給出了仿真結(jié)果，并對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。
上傳時間： 2013-04-24
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超聲波電機(jī)是上個世紀(jì)八十年代逐步發(fā)展起來的新型微電機(jī)。它利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)激發(fā)的超聲振動作為驅(qū)動力，通過定轉(zhuǎn)子間的摩擦力來驅(qū)動轉(zhuǎn)子運動。與傳統(tǒng)的電磁馬達(dá)相比，它具有低速大轉(zhuǎn)矩、無電磁干擾、動作相應(yīng)快、運行無噪聲、無輸入時能自鎖等卓越特性，在非連續(xù)運動領(lǐng)域、精密控制領(lǐng)域要比傳統(tǒng)的電磁電機(jī)性能優(yōu)越得多。目前，旋轉(zhuǎn)型超聲波電機(jī)，尤其是環(huán)形行波型超聲波電機(jī)，在工業(yè)、辦公、過程自動化等領(lǐng)域的伺服系統(tǒng)中作為直接驅(qū)動執(zhí)行器得到廣泛的關(guān)注。 本論文主要研究并設(shè)計了用于超聲波電機(jī)控制驅(qū)動的小型控制系統(tǒng)。其目的是針對市場需要，提供給用戶一種價格較低、體積小、性能指標(biāo)適中，操作簡便，能夠?qū)崿F(xiàn)快速定位，速度可調(diào)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)控制器。 控制器的核心為MSP430F167。課題對外圍檢測、控制、驅(qū)動電路進(jìn)行相關(guān)的研究和設(shè)計，并按照控制器的需求設(shè)計相應(yīng)的軟件。最后給出實驗結(jié)果：系統(tǒng)運行穩(wěn)定，速度曲線較為理想，達(dá)到了最初的設(shè)計要求。 系統(tǒng)總結(jié)了超聲波電機(jī)的發(fā)展、特點、分類，通過與傳統(tǒng)電磁電機(jī)的對比給出了超聲波電機(jī)的廣闊的應(yīng)用前景。在此基礎(chǔ)上，指出了超聲波電機(jī)研究的發(fā)展方向，明確了本文的研究內(nèi)容。 總結(jié)了環(huán)形行波型超聲波電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點、運行機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)了環(huán)形行波型超聲波電機(jī)調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)幅等控制方法以及推挽、半橋和全橋驅(qū)動逆變電路的優(yōu)缺點。 本課題設(shè)計了基于超聲波電機(jī)的控制驅(qū)動系統(tǒng)電路。首先，提出了本次設(shè)計的設(shè)計思想及目的；其次，介紹了本設(shè)計的控制器硬件電路具體設(shè)計過程以及調(diào)頻調(diào)速的實現(xiàn)方式。然后，詳細(xì)介紹了該控制系統(tǒng)的軟件構(gòu)成，包括上位機(jī)軟件、下位機(jī)軟件以及通訊部分。詳細(xì)闡述了在本控制系統(tǒng)中的調(diào)速、定位原理。最后通過實驗結(jié)果說明了該小型控制系統(tǒng)的有效性。
上傳時間： 2013-07-18
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直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，是繼矢量控制技術(shù)之后出現(xiàn)的又一種新的控制思想，其控制手段直接，系統(tǒng)響應(yīng)迅速，具有優(yōu)良的靜、動態(tài)特性，系統(tǒng)魯棒性好，因而受到了普遍關(guān)注并得到了迅速發(fā)展。 本論文從交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展開始，分析了異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理，推導(dǎo)了u-l、i-n兩種磁鏈模型，并對這兩種磁鏈模型的適應(yīng)范圍和特點進(jìn)行了分析，然后推導(dǎo)了在全速范圍都適用的u-n模型。u-n模型的特點是：低速下工作于i-n模型，高速下工作于u-i模型，高低速之間自然過渡，加之引入電流調(diào)節(jié)器對電流觀測值進(jìn)行補(bǔ)償，大大提高了模型的觀測精度。 然后以交流電力機(jī)車為例，介紹了直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)在交流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，并根據(jù)電力機(jī)車的牽引特性，設(shè)計了不同的控制策略： (1)低速區(qū)：采用圓形磁鏈的直接轉(zhuǎn)矩控制； (2)高速區(qū)：采用六邊形磁鏈的直接轉(zhuǎn)矩控制； (3)弱磁區(qū)：通過改變磁鏈給定值來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)恒功率調(diào)節(jié)。 同時應(yīng)用MATLAB/SIMULINK軟件建立了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真模型，并得出了仿真結(jié)果，驗證了該方法的正確性。 最后介紹了無速度傳感器的直接轉(zhuǎn)矩控制方法，推導(dǎo)了基于模型參考自適應(yīng)(MRAS)理論的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的辨識方法，建立了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的辨識模型，并得到了仿真結(jié)果。
標(biāo)簽： 直接轉(zhuǎn)矩 控制技術(shù) 交流調(diào)速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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