電力電子系統(tǒng)的集成化是現(xiàn)今電力電子技術(shù)發(fā)展的趨勢，系統(tǒng)的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)是目前電力電子領(lǐng)域的重要研究方向。研究基于電力電子網(wǎng)絡(luò)的變流系統(tǒng)，對復(fù)雜電力電子裝置的系統(tǒng)級集成具有重要意義，是電力電子系統(tǒng)集成技術(shù)的基本組成部分。本文從變流系統(tǒng)的功率流和信息流雙重分布性的角度出發(fā)。對電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（Power Electronics System Network，PES—Net）的模型和變流系統(tǒng)的通信需求進(jìn)行分析，提出實(shí)時電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（Real—time power electronics system network，RT—PES—Net）；并對基于新網(wǎng)絡(luò)的分布式控制及管理方案和模塊化軟件方案等內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的研究，提出基于棧操作的實(shí)時軟件構(gòu)建方案。本文的研究將為變流系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)和軟件方案標(biāo)準(zhǔn)化提供參考和理論依據(jù)，為應(yīng)用系統(tǒng)的集成提供解決方案。 復(fù)雜中大功率變流系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)化分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用對象。首先，論文以復(fù)雜系統(tǒng)為研究對象，分析了應(yīng)用系統(tǒng)的功率流和信息流在空間結(jié)構(gòu)上的對偶關(guān)系和雙重分布的特性；在電力電子集成模塊（Power Electronics Building Blocks，PEBB）的基礎(chǔ)上，研究了變流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化分布式控制方案，并得出系統(tǒng)組構(gòu)的初步構(gòu)想，總結(jié)出適合復(fù)雜電力電子系統(tǒng)集成的標(biāo)準(zhǔn)化理論。 接著，論文對電力電子網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了研究。分析了現(xiàn)有各類總線網(wǎng)絡(luò)和目前用于電力電子應(yīng)用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，從結(jié)構(gòu)、速率和協(xié)議等各個方面將兩類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了系統(tǒng)的對比。明確了電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的定義，分析并總結(jié)復(fù)雜電力電子實(shí)時系統(tǒng)所需網(wǎng)絡(luò)必需具備的條件。根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)背景，綜合控制結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)需求，提出了電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的模型。 為滿足變流系統(tǒng)的實(shí)時控制，論文對分布式控制結(jié)構(gòu)的通信需求進(jìn)行了研究。以網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Networked Control System，NCS）為背景，對變流器系統(tǒng)控制信息延時因素進(jìn)行了分析；通過對典型電力電予系統(tǒng)的分析，歸納和總結(jié)了系統(tǒng)的控制功能和控制內(nèi)容，對系統(tǒng)不同層次的控制任務(wù)進(jìn)行了響應(yīng)時間需求分析和網(wǎng)絡(luò)的分層配置；通過對仿真結(jié)果的分析，研究了應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)模塊控制信息延時對不同應(yīng)用系統(tǒng)的性能影響和對開關(guān)頻率的限制。根據(jù)變流系統(tǒng)對控制延時的接受程度，將電力電子復(fù)雜系統(tǒng)歸為兩大類：1）零延時系統(tǒng)；2）定延時系統(tǒng)。針對上述兩類系統(tǒng)，論文給出了電力電子網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的通道容量和應(yīng)用系統(tǒng)開關(guān)周期的計(jì)算方法。 論文對開放式、分布式的電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（PES—Net）的硬件組成和同步方案進(jìn)行了研究，提出新的實(shí)時網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)級集成方案。根據(jù)主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的控制任務(wù)需求，分別從功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度對開放式網(wǎng)絡(luò)的硬件構(gòu)成進(jìn)行研究；根據(jù)控制系統(tǒng)的接口需求分析，對節(jié)點(diǎn)的通用性設(shè)計(jì)進(jìn)行重點(diǎn)討論。針對網(wǎng)絡(luò)的同步問題，本文分析了簡單有效的解決方法，即基于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的同步補(bǔ)償方案；此外，論文提出基于實(shí)時高速電力電子系統(tǒng)同絡(luò)（RT-PES-Net）的同步方案，研究適合變流器實(shí)時控制的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的硬件配置。根據(jù)應(yīng)用控制和通信系統(tǒng)所需的各種操作，論文對實(shí)時網(wǎng)絡(luò)的管理進(jìn)行了討論，研究了信息幀管理和相應(yīng)的硬件設(shè)置，并對各種工作模式下所需的通信時間進(jìn)行了計(jì)算和比較。基于實(shí)時網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其管理方案，論文給出了組構(gòu)以PEBB為基礎(chǔ)的變流系統(tǒng)的方案。 論文對基于RT-PES-Net的模塊化軟件方案進(jìn)行了研究。首先，將控制軟件與功率硬件進(jìn)行解耦，使得軟件設(shè)計(jì)與硬件部分分離。在分析電力電子軟件特性的前提下，論文提出基于棧操作的模塊化軟件方案，增加子程序?qū)崟r構(gòu)件的內(nèi)聚性；對軟件模塊化的通用性進(jìn)行研究，分析模塊接口參數(shù)和變量的申明和配置，并研究參數(shù)的定標(biāo)，對構(gòu)件進(jìn)行分類；分析子程序?qū)崟r構(gòu)件在執(zhí)行速度上的優(yōu)點(diǎn)。論文對電力電子系統(tǒng)控制軟件（Powerr Electronics System Control Software，PES-CS）的組構(gòu)和集成進(jìn)行研究，簡化軟件主框架。 最后，論文分別對RT-PES-Net和模塊化軟件方案進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究和分析。論文對提出的實(shí)時電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（RT-PES-Net）進(jìn)行了通信實(shí)驗(yàn)，將新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵ψ兞飨到y(tǒng)的延時影響與舊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的延時影響進(jìn)行比較，總結(jié)新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在控制實(shí)時性、提高開關(guān)頻率、網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性和管理靈活度等方面的優(yōu)勢。論文針對RT-PES-Net進(jìn)行應(yīng)用研究，驗(yàn)證該網(wǎng)絡(luò)可解決網(wǎng)絡(luò)通信失步所造成的問題。論文對基于通用型實(shí)時構(gòu)件和棧操作的模塊化軟件方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為標(biāo)準(zhǔn)化軟件庫的建立和系統(tǒng)級集成提供參考方案。 網(wǎng)絡(luò)化的控制結(jié)構(gòu)研究是復(fù)雜電力電子系統(tǒng)級集成研究的關(guān)鍵。本課題針對復(fù)雜變流系統(tǒng)提出了實(shí)時電力電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（RT-PES-Net），并以該網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)對分布式控制結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)化管理方案和模塊化軟件方案展開一系列研究，為電力電子控制系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)化、開放式的網(wǎng)絡(luò)參考體系，并以此結(jié)構(gòu)來快速構(gòu)建終端復(fù)雜變流系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用系統(tǒng)組構(gòu)提供參考方案，有助于解決電力電子標(biāo)準(zhǔn)化推廣所面臨的難題。論文為應(yīng)用系統(tǒng)的即插即用和動態(tài)重構(gòu)提供了研究基礎(chǔ)，從而為最終實(shí)現(xiàn)復(fù)雜變流器的應(yīng)用系統(tǒng)級集成提供系統(tǒng)化的理論和方法依據(jù)。同時，論文的研究開拓了電力電子系統(tǒng)集成和標(biāo)準(zhǔn)化研究的一個新方向。
標(biāo)簽： 電力電子 網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-15
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無刷直流電機(jī)具有體積小、重量輕、效率高和轉(zhuǎn)動慣量小等優(yōu)點(diǎn)，另外它還具有和直流電機(jī)一樣的調(diào)速特性，而沒有直流電機(jī)復(fù)雜的機(jī)械換相設(shè)備，所以被廣泛應(yīng)用于伺服控制、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等工業(yè)領(lǐng)域，現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展對無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。因此，研究具有響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、控制精度高的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。 直接轉(zhuǎn)矩控制是一種高性能的電機(jī)控制方法，它已經(jīng)成熟的應(yīng)用在感應(yīng)電機(jī)和永磁同步電機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)響應(yīng)特性。本文通過大量的文獻(xiàn)資料閱讀，對無刷直流電機(jī)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)狀和趨勢有了一個比較全面的理解，在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并提出了一套相應(yīng)的直接轉(zhuǎn)矩控制方案，建立了仿真和試驗(yàn)平臺，進(jìn)行了仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究，獲得了有價(jià)值的研究成果。 本文的主要研究內(nèi)容包括： (1)詳細(xì)分析了無刷直流電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理和數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上闡述無刷直流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本控制機(jī)理，包括基于逆變器二二導(dǎo)通模式的空間電壓矢量的定義和針對無刷直流電機(jī)具有非正弦波反電動勢這一特點(diǎn)而推導(dǎo)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式等。 (2)提出了一套無刷直流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的具體實(shí)施方案，并根據(jù)這套方案建立了基于Simulink(Matlab)的無刷直流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的仿真模型，對所提出的控制方案進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方案在理論上的可行性。 (3)在理論研究的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)研制了一套基于DSP+IPM的無刷直流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，編寫了控制程序軟件，進(jìn)行了無刷直流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到了預(yù)期的要求，證實(shí)了直接轉(zhuǎn)矩控制在改善無刷直流電機(jī)動態(tài)調(diào)速性能上的優(yōu)勢。 本論文開展了繼異步電機(jī)和永磁同步電機(jī)之后對無刷直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制的探索性研究工作。通過理論分析、計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)驗(yàn)得出了一些有意義的經(jīng)驗(yàn)和結(jié)論，為課題的進(jìn)一步深入開展奠定了基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： 無刷直流電機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩控制
上傳時間： 2013-07-11
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矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)是國內(nèi)當(dāng)前電氣傳動和自動化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和技術(shù)攻堅(jiān)的難點(diǎn)。矢量控制技術(shù)作為一種先進(jìn)的控制策略，是在電機(jī)統(tǒng)一理論、機(jī)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(jìn)性、新穎性和實(shí)用性的特點(diǎn)。其思想就是將異步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型通過坐標(biāo)變換，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并分別加以控制，從而實(shí)現(xiàn)磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦控制，以期達(dá)到獨(dú)立控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的效果。 本課題基于矢量控制的基本原理，采用TI公司最先進(jìn)的電機(jī)控制專用DSP芯片TMS320F2812，開發(fā)出了一套基于轉(zhuǎn)子磁鏈位置估計(jì)和轉(zhuǎn)子速度估計(jì)的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場定向直接矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了實(shí)際運(yùn)行，初步達(dá)到了產(chǎn)品化的目標(biāo)。主要的工作如下： (1)從電機(jī)數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)系變換入手，采用電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場定向直接矢量控制方案，深入探討了SVPWM和矢量控制的基本原理，并完成了調(diào)速系統(tǒng)的功能框圖； (2)基于TI公司的DSP芯片TMS320F2812和MITSUBISHI的IPM模塊PM50RSA120，設(shè)計(jì)了調(diào)速系統(tǒng)的硬件電路，包括控制電路，驅(qū)動電路，電源電路和操作面板電路等； (3)設(shè)計(jì)了基于轉(zhuǎn)子磁鏈位置估計(jì)和速度估計(jì)的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場定向直接矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的軟件部分，給出了調(diào)速系統(tǒng)的軟件流程圖和各子模塊的具體實(shí)現(xiàn)； (4)采用先進(jìn)的自適應(yīng)Fuzzy-PI調(diào)節(jié)器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器作為速度控制器，取得了較好的控制效果； (5)搭建了整個變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)平臺，進(jìn)行了整機(jī)測試，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。 該系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于矢量變頻器成品生產(chǎn)中，在北京天華博實(shí)電氣有限公司的變頻器生產(chǎn)車間進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)性能，運(yùn)行穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，獲得用戶好評，不失為一套具有先進(jìn)性、新穎型、實(shí)用性的高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)。
標(biāo)簽： 異步電動機(jī) 變頻調(diào)速系統(tǒng) 矢量控制
上傳時間： 2013-05-25
上傳用戶：er1219
永磁同步電機(jī)(PMSM)因其無需勵磁電流、運(yùn)行效率和功率密度高,在交流調(diào)速系統(tǒng)中被廣泛的應(yīng)用,但PMSM高性能的矢量控制需要精確的轉(zhuǎn)子位置和速度信號來實(shí)現(xiàn)磁場定向。在傳統(tǒng)控制中,一般采用機(jī)械式傳感器來檢測轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速,但是機(jī)械式傳感器存在諸如成本高、可靠性低、不易維護(hù)等問題,使得無速度/位置傳感器控制技術(shù)成為永磁同步電機(jī)控制中的熱點(diǎn)問題。雖然目前已有較多的研究成果,但是所采用的方法大多是基于電機(jī)基波方程的分析,一般不適用于低速甚至零速,并且對電機(jī)參數(shù)較為敏感,魯棒性差。本文正是為了解決這個問題,而采用高頻信號注入法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置估算,這種方法適合于低速甚至零速,對電機(jī)參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強(qiáng)。主要做了如下的工作： 首先詳細(xì)介紹了永磁同步電機(jī)三種基本結(jié)構(gòu),在建立了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上敘述了其矢量控制原理,分析了各種現(xiàn)有的永磁同步電機(jī)無速度/位置傳感器控制策略；其次在永磁同步電機(jī)矢量控制的基礎(chǔ)上詳細(xì)討論了旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號注入法與脈振高頻電壓信號注入法提取轉(zhuǎn)子位置的基本原理,并在此基礎(chǔ)上利用MATLAB/SIMULINK仿真工具建立了整個永磁同步電機(jī)無速度/位置傳感器矢量控制系統(tǒng)的模型,進(jìn)行了仿真研究,仿真結(jié)果驗(yàn)證了控制算法的正確性。最后利用TI公司推出的數(shù)字信號處理器DSP芯片TMS320F2812,實(shí)現(xiàn)了基于脈振高頻信號注入法的永磁同步電機(jī)無速度/位置傳感器的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了這種方法適合于低速運(yùn)行,對電機(jī)參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強(qiáng)。
標(biāo)簽： 高頻信號 永磁同步電機(jī) 無傳感器
上傳時間： 2013-06-06
上傳用戶：Neal917
移動機(jī)器人是機(jī)器人研究領(lǐng)域中重要的一個分支，智能移動機(jī)器人集人工智能、智能控制、信息處理、圖象處理、檢測與轉(zhuǎn)換等專業(yè)技術(shù)為一體，跨計(jì)算’機(jī)、自動控制、機(jī)械、電子等多學(xué)科，成為當(dāng)前智能機(jī)器人研究的重點(diǎn)之一。路徑規(guī)劃是移動機(jī)器人研究的一個基本而又極其重要的課題。靈活有效的路徑規(guī)劃算法能夠幫助機(jī)器人適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境，大大提高機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是使移動機(jī)器人具備自動識別環(huán)境的能力，能在未知環(huán)境下完成一定的工作。 本文的主要任務(wù)是以LEGO Technic組件為本體，重新設(shè)計(jì)一個控制器，并據(jù)此研究移動機(jī)器人的避障和路徑規(guī)劃策略。為滿足移動機(jī)器人避障的實(shí)時性、準(zhǔn)確性要求，需要有一個功能完善的硬件平臺，實(shí)現(xiàn)信息采集、處理以及避障的策略。本文設(shè)計(jì)了一套移動機(jī)器人控制器，該控制器以DSP TMS320F2407A為核心，輔之以相應(yīng)的外圍電路、傳感器、人機(jī)交互、串行通信和電源等模塊。車體動力學(xué)實(shí)驗(yàn)及避障實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的控制器的性能。 在對移動機(jī)器人的避障策略的研究過程中，采用了基于虛擬力場法的位置閉環(huán)控制方法，這種方法簡化了傳統(tǒng)避障方法的數(shù)學(xué)運(yùn)算過程，提高了機(jī)器人對障礙物的反應(yīng)速度。最后，設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行相應(yīng)的避障方法實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的控制器能夠完成基本的實(shí)時避障功能。
標(biāo)簽： DSP 移動機(jī)器人 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時間： 2013-06-30
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本文主要的研究為對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電動機(jī)控制問題，對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電動機(jī)在艦船、水下航行器等對轉(zhuǎn)推進(jìn)系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用前景。它具有無刷直流電動機(jī)的一切優(yōu)點(diǎn)：功率密度大、調(diào)速性能好、運(yùn)行效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等等。其與普通的永磁無刷直流電動機(jī)的差別僅僅在于原來靜止的電樞部分和旋轉(zhuǎn)的永磁體部分都可以相對于靜止部分旋轉(zhuǎn)，即有兩個轉(zhuǎn)子，根據(jù)作用力與反作用力的原理，兩個轉(zhuǎn)子受到的電磁轉(zhuǎn)矩在任意時刻都是大小相等、方向相反的。因此兩個轉(zhuǎn)子必將沿著相反的方向旋轉(zhuǎn)。 論文主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1)介紹了對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機(jī)與普通永磁無刷直流電機(jī)的區(qū)別、優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用，詳細(xì)分析了其工作原理，并建立對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機(jī)本體的數(shù)學(xué)模型，接著利用MATLAB/Simulink建立對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機(jī)的仿真模型。 2)研究了無位置傳感器對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機(jī)的控制方法。采用基于DSP的三次諧波過零點(diǎn)檢測方法來檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置與轉(zhuǎn)速，采用數(shù)字鎖相環(huán)對三次諧波過零點(diǎn)進(jìn)行90°延遲： 3)控制系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，即速度環(huán)與電流環(huán)來組成調(diào)速控制系統(tǒng)，其中速度環(huán)采用了基于改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID自適應(yīng)控制，電流環(huán)采用滯環(huán)控制，并對整個系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 4)在仿真研究的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)行了以TMS320I~F2407A的DSP芯片為控制核心的無位置傳感器對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： DSP 無刷直流電動機(jī) 控制
上傳時間： 2013-04-24
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隨著永磁同步電機(jī)在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，對永磁同步電機(jī)的研究成為一種必然的發(fā)展趨勢，具有實(shí)際的意義和價(jià)值。本文采用TI公司專用于電機(jī)控制的TMS320F240型數(shù)字信號處理器作為核心，開發(fā)了全數(shù)字化的永磁同步電機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)的軟件，并在改進(jìn)的清華電機(jī)控制試驗(yàn)平臺上進(jìn)行了帶機(jī)試驗(yàn)，結(jié)果驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性。 本文首先深入的研究了永磁同步電機(jī)的矢量控制理論，建立了永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上討論了永磁同步電機(jī)的矢量控制調(diào)速方案；然后，以清華電機(jī)控制試驗(yàn)平臺為基礎(chǔ)介紹了控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，其中主要論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試。在硬件的基礎(chǔ)上，軟件采用匯編語言編程，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)矢量控制，并給出了系統(tǒng)主程序和PWM下溢中斷處理程序流程圖，永磁同步電機(jī)矢量控制的主要控制策略如轉(zhuǎn)子相位的初始化、電流采樣、速度位置采樣、矢量坐標(biāo)變換、sinθ、cosθ值生成、PI調(diào)節(jié)、空間電壓矢量(SVPWM)模塊等都是在PWM下溢中斷服務(wù)子程序中完成的。為達(dá)到數(shù)值的統(tǒng)一，對軟件中所采用的參數(shù)進(jìn)行了定標(biāo)。最后在基于硬件平臺的基礎(chǔ)上，對軟件進(jìn)行帶機(jī)調(diào)試，試驗(yàn)表明電機(jī)能快速響應(yīng)并跟蹤給定轉(zhuǎn)速，從而證明整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。 另外，本文還在MATLAB／SIMULINK的基礎(chǔ)上，建立采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的永磁同步電機(jī)的仿真模型，仿真結(jié)果表明：該控制系統(tǒng)具有較好的位置響應(yīng)和抗干擾能力強(qiáng)。 在論文的最后，對全文的工作做了總結(jié)。
標(biāo)簽： DSP 永磁同步電動機(jī) 矢量控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-27
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本文以電機(jī)控制DSPTMS320LF2407為核心，結(jié)合相關(guān)外圍電路，運(yùn)用新型SVPWM控制方法，設(shè)計(jì)電梯專用變頻器。為了達(dá)到電梯專用變頻器大轉(zhuǎn)矩、高性能的要求，在硬件上提高系統(tǒng)的實(shí)時性、抗干擾性和高精度性；在軟件上采用新型SVPWM控制方法，以消除死區(qū)的負(fù)面影響，另外單神經(jīng)元PID控制器應(yīng)用于速度環(huán)，對速度的調(diào)節(jié)作用有明顯改善。通過軟硬件結(jié)合的方式，改善電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，使電梯控制系統(tǒng)的性能得到提高。 系統(tǒng)主電路主要由三部分組成：整流部分、中間濾波部分和逆變部分，分別用6RI75G-160整流橋模塊、電解電容電路和7MBP50RA120IPM模塊實(shí)現(xiàn)。并設(shè)計(jì)有起動時防止沖擊電流的保護(hù)電路，以及防止過壓、欠壓的保護(hù)電路。其中，對逆變模塊IPM的驅(qū)動控制是控制電路的核心，也是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要部分。控制電路以DSP為核心，由IPM驅(qū)動隔離控制電路、轉(zhuǎn)速位置檢測電路、電流檢測電路、電源電路、顯示電路和鍵盤電路組成。對IPM驅(qū)動、隔離、控制的效果，直接影響系統(tǒng)的性能，反映了變頻器的性能，所以這部分是改善變頻器性能的關(guān)鍵部分。另外，本課題擬定的被控對象是永磁同步電動機(jī)(PMSM)，要對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)SVPWM控制，依賴于轉(zhuǎn)子位置的準(zhǔn)確、實(shí)時檢測，只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)正確的矢量變換，準(zhǔn)確的輸出PWM脈沖，使合成矢量的方向與磁場方向保持實(shí)時的垂直，達(dá)到良好的控制性能，因此，轉(zhuǎn)子位置檢測是提高變頻器性能的一個重要環(huán)節(jié)。 系統(tǒng)采用的控制方式是SVPWM控制。本文從SVPWM原理入手，分析了死區(qū)時間對SVPWM控制的負(fù)面作用，采用了一種新型SVPWM控制方法，它將SVPWM的180度導(dǎo)通型和120度導(dǎo)通型結(jié)合起來，從而達(dá)到既可以消除死區(qū)影響，又可以提高電源利用率的目的。另外，在速度調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，采用單神經(jīng)元PID控制器，通過反復(fù)的仿真證明，在調(diào)速比不是很大的情況下，其對速度環(huán)的調(diào)節(jié)作用明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制器。 通過實(shí)驗(yàn)證明，系統(tǒng)基本上達(dá)到高性能的控制要求，適合于電梯控制系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-05-21
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激光打標(biāo)是指利用高能量密度的激光束在物件表面作永久性標(biāo)刻。激光打標(biāo)以其“打標(biāo)速度快、性能穩(wěn)定、打標(biāo)質(zhì)量好”等優(yōu)勢，獲得了日益廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的激光打標(biāo)系統(tǒng)一般是基于ISA總線或PCI總線的，運(yùn)動控制卡必須插在計(jì)算機(jī)的PCI插槽內(nèi)，且不支持熱捅拔，影響了控制卡的穩(wěn)定性；以單片機(jī)為主控制器的激光打標(biāo)控制卡雖然成本低、運(yùn)行可靠，但由于其運(yùn)算速度慢、存儲容量有限，限制了它的應(yīng)用范圍。 運(yùn)動控制卡是激光打標(biāo)系統(tǒng)的核心組成部分。本文設(shè)計(jì)了一種新型的基于USB總線，以FPGA為主控單元的振鏡掃描式激光打標(biāo)控制卡，它利用了USB總線高速、穩(wěn)定、易用和FPGA資源豐富、處理能力強(qiáng)、易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，將PC機(jī)強(qiáng)大的信息處理能力與運(yùn)動控制卡的運(yùn)動控制能力相結(jié)合，具有信息處理能力強(qiáng)、開放程度高、使用方便的特點(diǎn)。 本文首先介紹了激光打標(biāo)的原理，激光打標(biāo)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及激光打標(biāo)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。在對USB總線技術(shù)作了簡要介紹后，詳細(xì)討論了激光打標(biāo)控制卡的硬件電路設(shè)計(jì)，包括USB接口電路，F(xiàn)PGA主控單元電路，D/A單元電路，存儲器電路，I/O接口電路等。接著對USB接口單元的固件程序和FPGA中USB接口功能模塊、D/A寫控制功能模塊和SRAM讀寫控制功能模塊的程序做了詳細(xì)設(shè)計(jì)，通過軟硬件調(diào)試，控制卡實(shí)現(xiàn)了USB通信，輸出兩路模擬信號，SRAM數(shù)據(jù)讀寫，數(shù)字量輸入輸出等功能。
標(biāo)簽： FPGA USB 激光打標(biāo)
上傳時間： 2013-04-24
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LED顯示屏是LED點(diǎn)陣模塊或者像素單元組成的平面顯示屏幕。自從誕生以來，以其亮度高、視角廣、壽命長、性價(jià)比高的特點(diǎn)，在交通、廣告、新聞發(fā)布、體育比賽、電子景觀等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 LED顯示屏控制器作為控制LED屏顯示圖像、數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，是整個LED視頻顯示系統(tǒng)的核心。本文研究的是對全彩色同步LED屏的控制，控制LED屏同步顯示在上位機(jī)顯示系統(tǒng)中某固定位置處的圖像。根據(jù)已有的LED顯示屏及其驅(qū)動器的特點(diǎn)，提出了一種可行的方案并進(jìn)行了設(shè)計(jì)。系統(tǒng)主要分為兩個部分：視頻信號的獲取，視頻信號的處理。 經(jīng)過分析比較，決定從顯卡的DVI接口獲得視頻源，視頻源經(jīng)過DVI解碼芯片TFP401A的解碼后，可以獲得圖像的數(shù)字信息，這些信息包括紅、綠、藍(lán)三基色的數(shù)據(jù)以及行同步、場同步、使能等控制信號。這些信號將在視頻信號處理模塊中被使用。 信號處理模塊在接收視頻信號源后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后輸出數(shù)據(jù)給驅(qū)動電路。在信號處理模塊中，采用了可編程邏輯器件FPGA來完成。可編程邏輯器件具有高集成度、高速度、高可靠性、在線可編程（ISP）等特點(diǎn)，所以特別適合于本設(shè)計(jì)。利用FPGA的可編程性，在FPGA內(nèi)部劃分了各個小模塊，各小模塊中通過少量的信號進(jìn)行聯(lián)系，這樣就將比較大的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成許多小的系統(tǒng)，使得設(shè)計(jì)更加簡單，容易驗(yàn)證。本文分析了驅(qū)動電路所需要的數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，全彩色灰度級的實(shí)現(xiàn)方式，決定把系統(tǒng)劃分為視頻源截取、RGB格式轉(zhuǎn)化、位平面分離、讀SRAM地址發(fā)生器、寫SRAM地址發(fā)生器、讀寫SRAM選擇控制器、灰度實(shí)現(xiàn)等模塊。 最后利用示波器和SignalTap II邏輯分析儀等工具，對系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)合調(diào)試。改進(jìn)了時序、優(yōu)化了布局布線，使得系統(tǒng)性能得到了良好的改善。 在分析了所需要的資源的基礎(chǔ)上，課題決定采用Altera的Cyclone EP1C12 FPGA設(shè)計(jì)視頻信號處理模塊，在Quartus II和modelsim平臺下，用Verilog HDL語言開發(fā)。
上傳時間： 2013-05-19
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