基于現場總線的網絡技術研究是自動控制領域發展的一個熱點。在各種工業現場總線中,CAN總線以其成本低、速度快、實時性和可靠性較高等特點被廣泛應用于各領域。CIA(CAN in Automation)協會發布了完整的CANopen協議,定義了應用層和通訊子協議,為基于現場總線的分布式控制系統的廣泛應用提供了解決之道。 本文研究國內外現場總線發展現狀后,以改善現場總線網絡通訊系統的運行效率,提高實時性和信息處理能力為前提,淺析CAN總線高層通訊協議CANopen,分析了主、從節點的各個功能,說明了功能的設計和實現方案。 然后,本文將CANopen協議應用于分布式控制系統,詳細論述了基于PIC18控制器的從節點和基于DSP控制器的主節點的實現過程。主、從節點具有基于CANopen協議的總線通信功能。從節點具有數字量和模擬量輸入輸出功能。主節點可以通過鍵盤對各節點運行狀態和各節點參數進行調整,還可以通過液晶屏顯示實時控制量和各節點運行狀態。PC機能在線監測CAN報文數據流。本文對兩種類型節點的設計思想、硬件組成和軟件設計均做了詳盡的闡述,并給出了部分關鍵硬件原理圖和軟件流程圖。 最后,把已開發的從節點和主節點組成一個溫度測控系統和一個電機控制系統。經過實驗室測試,證明系統具有良好的實時性,通訊穩定可靠,解決了傳統CAN總線節點通訊可控性差,無法靈活設置的問題。對目前國內CAN總線應用中大多把精力放在硬件之上的底層軟件開發,少有使用上層軟件協議的習慣,起到了一定的推動意義,提高了應用水平。
上傳時間: 2013-04-24
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硬件工程師必備 華為技術資料 硬件工程師必備 華為技術資料
標簽: 硬件工程師
上傳時間: 2013-04-24
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由于世界能源危機的日益嚴重和全球環境的不斷惡化,大規模開發清潔可再生能源成為當前能源戰略的主要方向。太陽能作為當前世界上最清潔、最現實、最有大規模開發利用前景的可再生能源之一,得到了各界的廣泛關注。在太陽能的利用中,光伏發電并網又是其主要發展方向之一。 由于光伏產業界目前還沒有統一的標準,又因為功率等級及應用場合的不同,使各種拓撲結構的光伏并網變流器都得以嘗試使用。本文就是在此背景下,對當前使用的各類光伏并網變流器的拓撲結構和控制方法進行比較,并結合光伏并網系統實際應用中暴露的主要缺陷,從適應光伏陣列輸出特性和提高系統整體的可靠性兩方面入手,提出Z-source變換器結合PWM整流器的拓撲結構。 文章首先介紹了光伏并網系統中并網變流器的三種隔離回路方式,及應用于小功率和中大功率場合的不同主電路拓撲結構及控制策略,比較其優缺點,提出了Z-source變換器結合PWM整流組成的光伏發電系統。這種拓撲結構可以減小系統中電解電容的體積容量,并解決由太陽能電池板輸出電壓大范圍變化所帶來一系列問題,同時可以在一定程度上改善系統的可靠性問題。其次,文中分析介紹了Z-source變換器的工作原理,對比了三種升壓控制的實現方式和性能差異,并簡述了逆變器的三種SPWM電流控制策略及其優缺點。最后,結合整體系統需要,將Z-source變換器的升壓控制與PWM整流器的并網控制融合,提出完成逆變并網功能和最大功率點跟蹤的控制思想。 根據上述分析和研究,選定整體光伏系統的硬件結構和控制方案。詳細闡述了系統硬件部分的設計計算,提供了系統主電路結構、參數計算、元件選型和控制電路的設計的詳細說明,并完成了主電路硬件的制作。根據空間狀態方程法對光伏發電系統進行仿真建模,仿真模型包括主電路拓撲及各控制子模塊,文中簡要說明各控制模塊的功能,給出仿真結果并進行分析。驗證該系統可以較好的實現本文提出的控制方案所應完成的各項功能,系統工作穩定可靠,性能良好。
上傳時間: 2013-07-12
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本文以異步電機參數離線自整定及參數在線辨識為對象,從理論分析,算法提出,仿真證明和實驗驗證四部分進行了深入研究。 異步電機參數離線自整定及參數在線辨識技術的研究,為異步電機控制性能的不斷提高提供了保障,以使更好,更精確的控制方式能夠應用到工程實際中去。 由于在工程中使用的電機和變頻器不一定能夠匹配,而需要在電機運行之前由專業的工程師對變頻器作重新設置,此過程復雜,耽誤時間而且需要專業人員操作。 本文提出一套異步電機參數離線自整定算法,使用C語言編程,并在一臺2.2KW電機的硬件實驗平臺上驗證了該算法,實現了電機在運行之前,變頻器自動測試出電機的基本參數,為矢量控制等控制方式提供所需要的電機參數。 電機在運行過程中,由于溫度等因素的影響,電機的參數會發生變化,影響電機運行的穩定性,所以要對電機參數做在線辨識。本文對異步電機參數在線辨識作了理論分析和方法總結,為下一步工作打下基礎。 算法的實現需要相應的硬件實驗平臺,本文對硬件實驗平臺作了詳細介紹,包括主電路的設計、IGBT的驅動保護電路設計、DSP數字控制器的設計。 本文還對文中提出的實驗方法作了MATLAB/Simulink仿真,驗證了該方法的可行性,對實驗有指導意義。
上傳時間: 2013-04-24
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標簽: 硬件工程師
上傳時間: 2013-04-24
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矢量控制變頻調速系統是國內當前電氣傳動和自動化領域研究的熱點和技術攻堅的難點。矢量控制技術作為一種先進的控制策略,是在電機統一理論、機電能量轉換和坐標變換理論的基礎上發展起來的,具有先進性、新穎性和實用性的特點。其思想就是將異步電動機的數學模型通過坐標變換,將定子電流矢量分解為按轉子磁場定向的兩個直流分量并分別加以控制,從而實現磁通和轉矩的解耦控制,以期達到獨立控制電機轉矩的效果。 本課題基于矢量控制的基本原理,采用TI公司最先進的電機控制專用DSP芯片TMS320F2812,開發出了一套基于轉子磁鏈位置估計和轉子速度估計的電流轉速雙閉環的轉子磁場定向直接矢量控制變頻調速系統,并實現了實際運行,初步達到了產品化的目標。主要的工作如下: (1)從電機數學模型和坐標系變換入手,采用電流轉速雙閉環的轉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,并完成了調速系統的功能框圖; (2)基于TI公司的DSP芯片TMS320F2812和MITSUBISHI的IPM模塊PM50RSA120,設計了調速系統的硬件電路,包括控制電路,驅動電路,電源電路和操作面板電路等; (3)設計了基于轉子磁鏈位置估計和速度估計的電流轉速雙閉環的轉子磁場定向直接矢量控制變頻調速系統的軟件部分,給出了調速系統的軟件流程圖和各子模塊的具體實現; (4)采用先進的自適應Fuzzy-PI調節器來代替傳統的PI調節器作為速度控制器,取得了較好的控制效果; (5)搭建了整個變頻調速實驗平臺,進行了整機測試,給出了實驗結果和結論。 該系統已經成功應用于矢量變頻器成品生產中,在北京天華博實電氣有限公司的變頻器生產車間進行了相應的實驗。實驗表明,該系統具有良好的動靜態性能,運行穩定,抗干擾能力強,獲得用戶好評,不失為一套具有先進性、新穎型、實用性的高性能變頻調速系統。
上傳時間: 2013-05-25
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上傳時間: 2013-06-25
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溫室是設施農業的重要組成部分,國內外溫室種植業的實踐經驗表明,提高溫室的自動控制和管理水平可充分發揮溫室農業的高效性。隨著傳感技術,計算機技術及通訊技術的迅猛發展,現代化溫室信息自動采集及智能控制系統的開發已越來越引起人們的重視,并成為一個具有重要意義的研究方向。因此設計了基于PIC單片機的溫室自動控制系統,使其對溫室環境進行控制,為植物創造適宜的生長條件,從而使農作物獲得高產,提高農業生產的經濟效益。 文中論述了國內外溫室環境控制技術的發展及現狀,分析了溫室的內部機理,給出了所采用的溫室小氣候溫濕度模型;通過對溫室環境歷史數據的分析,得出了溫室溫度控制系統的近似數學模型。 系統采用模糊控制算法實現對溫濕度的控制。詳細研究了模糊控制的機理,建立了針對幾種執行機構的模糊控制規則表;在模糊推理中采用了T-S模型的推理方法,此方法確定的控制規則工程意義明確,易于調整。并以溫度控制系統為對象,使用MATLAB對模糊算法進行仿真;仿真結果表明,這種算法具有超調量小、穩定性強、適應性好等特點,能夠達到預期的控制效果,是一種較為理想的智能控制方案。 溫室自動控制系統的硬件部分由上位機和下位機及其外圍電路組成。上位機采用PC機,通過與下位機間的通信實現對溫室的統一管理;下位機及其外圍電路實現溫室環境參數的檢測、顯示和實時控制,微處理器采用的是PIC16F877A單片機。這種以單片機為核心的控制器還可以在不依賴上位機的情況下獨立實現參數的測控。 在軟件設計方面,將模糊控制算法引入其中,給出了主程序、模糊算法程序、通信程序等程序流程圖。使用MSComm控件實現上下位機間通信;并采用VB6.0對上位機界面進行了設計,使程序簡單、清晰、為用戶提供了直觀友好的管理平臺。整個系統軟硬件搭配合理,設計、開發、維護方便,具有較高的性價比。
上傳時間: 2013-07-21
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隨著煤炭、石油和天然氣等化石燃料迅速消耗,以及由此帶來的能源危機與環境污染日益加劇,近年來世界各國都在積極尋找和開發新的、清潔、安全可靠的可再生能源。太陽能具有取之不盡、用之不竭和清潔安全等特點,是理想的可再生能源。20世紀70年代后,太陽能光伏發電在世界范圍內受到高度重視并取得了長足進展。太陽能光伏發電技術作為太陽能利用的一個重要組成部分,并被認為是二十一世紀最具發展潛力的一種發電方式。太陽能光伏發電系統的研究對于緩解能源危機、減少環境污染以及減小溫室效應具有重要的意義。 由于太陽能電池陣列是光伏發電系統的核心部件和能源供給部分,因此在光伏發電系統仿真模型的研究中,太陽電池陣列仿真模型的研究至關重要。本文根據硅太陽電池的工程用數學模型建立了太陽能電池陣列的MATLAB仿真模型,分析了太陽輻射強度和溫度對太陽電池陣列仿真模型精度的影響,提出了在不同太陽輻射強度時參數的優化設計計算公式,并將仿真結果與實際太陽電池陣列的測量結果進行了比較。 基于太陽能電池陣列的仿真模型,本文建立了太陽能光伏發電系統最大功率點跟蹤MATLAB仿真模型,并對兩種常用最大功率點跟蹤方法進行了仿真比較研究,驗證了理論分析的正確性。 本文針對目前應用廣泛的太陽能獨立光伏發電系統進行了研究,對系統中常用的DC/DC變換器拓撲及其優缺點進行了總結,并研究了一種新的帶有雙向變換器的太陽能獨立光伏發電系統,對其主電路參數進行了設計,完成了基于TMS320F2812 DSP控制系統的硬件電路設計和軟件設計。
上傳時間: 2013-04-24
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作為一個自然不穩定系統,倒立擺一直被用作實時控制系統實驗的控制設備。通過對它的研究不僅可以解決控制中的理論問題,還能將控制理論涉及的三個主要基礎學科:力學、數學和電學(包含計算機)進行有機的綜合應用。此外,在近代機械控制系統中,如航空航天上直升飛機、火箭發射、衛星發射及生活中的做體操、花樣滑冰、單輪騎車等等,都存在類似于倒立擺的穩定控制問題。因此實現倒立擺系統穩定控制的研究對實際工程和現實生活有非常重要的意義。 本論文的主要目標是設計和建造一個基于數字信號處理器(DSP)的計算機控制系統來控制倒立擺的平衡。論文中用到的控制理論主要是線性控制理論和反饋控制理論。 本文首先對倒立擺的背景和研究現狀作了總體介紹,簡要的闡述了常見的控制算法。隨后詳細介紹了利用牛頓第二定律及相關的動力學原理建立一級和二級倒立擺的數學模型,并用MAILAB對倒立擺的運動特性進行了仿真。然后研究倒立擺系統的各種控制策略,比較了各種控制方法的效果。 本論文還設計了基于DSP的計算機控制系統。詳細介紹了DSP硬件電路設計和外圍電路設計,用C和匯編語言編寫了系統的控制程序。 最后,對本論文進行了總結,對下一步要進行的工作提出了自己的設想。 整個論文的完成以一定的理論為基礎,既有數學模型的分析與推導,方法理論的探討,又有實際控制系統設計過程,而且研究對象相當典型。本文所完成的工作,既可以作為現代控制理論的教學實驗,對于具有類似模型的其他裝置如兩足機器人的研究也有一定的借鑒作用。
上傳時間: 2013-04-24
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