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(fù)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(dǎo)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(xué)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(fù)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(yù)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(dǎo)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(dǎo)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(fù)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(xué)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(xué)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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本文運用模糊控制與PID 控制分別對同一受控對象進行控制。通過MATLAB 仿真，表明了模糊控制與傳統(tǒng)的PID控制相比明顯地改善了控制系統(tǒng)的動態(tài)性能。關(guān)鍵詞：模糊控制，PID 控制，MATLA
上傳時間： 2013-08-01
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溫室技術(shù)是我國實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化的重要環(huán)節(jié)，溫度是溫室中的重要環(huán)境參數(shù)。實時控制是指在規(guī)定的時間內(nèi)，系統(tǒng)必須做出相應(yīng)的響應(yīng)，是現(xiàn)代溫室控制發(fā)展的更高要求。隨著精細農(nóng)業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的大棚已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代高精度、快速采集及響應(yīng)的要求，由于溫度的滯后性和難調(diào)控性，溫度實時控制一直是溫室控制的一大難題。 本課題整合了CPID與ARM的優(yōu)點，提出運用CPID硬件來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，移植實時操作系統(tǒng)到ARM來實現(xiàn)復(fù)雜算法控制，采用高精度數(shù)字傳感器DS18820，并設(shè)計出混合PID模糊控制器來實現(xiàn)溫室的變溫管理，這對于現(xiàn)代溫室的智能化控制有著十分重要的實際意義。較傳統(tǒng)溫室，優(yōu)點在于(1)它改變以往依靠單片機軟件來實現(xiàn)傳感器周期性采集，改用CPID硬件產(chǎn)生數(shù)字傳感器所需的讀寫時序，這種“以硬代軟”的方案實時性好，且大大避免了軟件運行時的不穩(wěn)定性、系統(tǒng)冗余等先天缺陷。(2)操作系統(tǒng)能實現(xiàn)多任務(wù)、多線程以及友好的人機界面。 試驗以華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的華北型機械通風式連棟塑料溫室為試驗?zāi)Ｐ停x擇了ALTERA公司的EPM7128SLC84-15芯片和SAMSUNG公司的S3C44BOX芯片為目標板，以PC機為宿主機，設(shè)計了實時溫度控制平臺。 主要工作： (1)概述了溫度實時測控的必要性并介紹了CPLD、ARM技術(shù)及嵌入式實時操作系統(tǒng)的發(fā)展。 (2)介紹了溫度采集模塊及CPLD與ARM通訊接口模塊的設(shè)計。 (3)通過ARM存儲模塊、LCD顯示模塊、串口模塊、Rt18019AS網(wǎng)口模塊、uClinux操作系統(tǒng)模塊等系統(tǒng)完成了本試驗平臺。 (4)介紹混合PID模糊控制算法并通過Simulink工具箱進行了仿真，得出混合PID模糊控制器較經(jīng)典PID控制具有更快的動態(tài)響應(yīng)、更小超調(diào)、抗干擾強的結(jié)論。 (5)最后，通過試驗數(shù)據(jù)驗證了整套系統(tǒng)實時采集的穩(wěn)定性及可靠性，指出了本課題的不足之處和待改善的問題。
標簽： ARMCPLD 農(nóng)業(yè) 溫度 實時控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，LED顯示系統(tǒng)在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，迅速發(fā)展成一種電子廣告媒體，而且已形成具有相當發(fā)展?jié)摿Φ碾娮赢a(chǎn)業(yè)。隨著北京申辦年奧運會的成功，必將進一步推動LED顯示屏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 就目前的發(fā)展趨勢來看，LED視頻顯示系統(tǒng)是一個發(fā)展趨勢。而目前的LED視頻系統(tǒng)必須以PC機為視頻源，一對一的聯(lián)機、同步顯示，屬于同步顯示系統(tǒng)，使用不是很靈活方便。一般用于大型購物廣場的戶外播放視頻廣告、電視和電影，還可用于大型體育比賽場所，實時直播賽況。盡管異步顯示系統(tǒng)可脫機使用，方便靈活，但不能夠播放視頻信息。 從商業(yè)角度來說，技術(shù)先進的不一定就是能在市場上完全能行的通的。隨著電子廣告市場發(fā)展，城市街道的視頻廣告也必將是一種發(fā)展趨勢，因為具有動感的彩色視頻廣告比普通的廣告壁紙更能吸引人們眼球，同時也為城市添加一道靚麗的風景。而具有壽命長、成本低、亮度高、視角大、可視距離遠等特點的LED顯示系統(tǒng)比較適合此場所的顯示要求。針對這一特點，開發(fā)一套小型、可脫機播放視頻的LED顯示系統(tǒng)，具有重要的意義和市場價值，不僅有助于城市電子廣告產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也必將推進小型LED視頻系統(tǒng)的研究進程以及在其他領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。 因此，本課題以此作為研究工作的起點。本文在分析LED顯示屏工作原理后，針對目前LED異步顯示系統(tǒng)存在的缺點，結(jié)合LED同步顯示系統(tǒng)的主要功能及技術(shù)指標，提出解決關(guān)鍵問題的總體技術(shù)方案。該系統(tǒng)采用ARM+FPGA的硬件構(gòu)架，利用ARM處理器可移植操作系統(tǒng)、自帶LCD控制器、可實現(xiàn)圖形界面系統(tǒng)的特點，將ARM系統(tǒng)作為視頻源，F(xiàn)PGA用于顯示數(shù)據(jù)重構(gòu)、灰度掃描控制的電路設(shè)計，有效解決了該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)問題。 本文的核心是ARM系統(tǒng)軟硬件設(shè)計及FPGA邏輯設(shè)計兩大部分。首先根據(jù)系統(tǒng)的總體設(shè)計方案實現(xiàn)控制系統(tǒng)硬件平臺的設(shè)計：然后在此基礎(chǔ)上通過對嵌入式Linux內(nèi)核的移植、LCD驅(qū)動程序的開發(fā)及Qtopia圖形界面系統(tǒng)的實現(xiàn)，完成了ARM系統(tǒng)的軟件平臺設(shè)計；最后重點介紹了FPGA的邏輯設(shè)計及仿真分析，并驗證了各模塊的功能設(shè)計的正確性。
標簽： ARM LED 視頻 控制系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-06-26
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本文對燃料電池車用DC/DC變換器的基本原理以及控制策略進行了較為詳盡的分析和討論，對基于ARM的DC/DC變換器控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計作了較為詳盡的論述，對控制系統(tǒng)的電磁兼容作了詳細的研究并給出了提高電磁兼容能力的措施。本文介紹了本課題研究的背景，燃料電池電動汽車的特性和研究的目的與意義并分析了大功率DC/DC變換器主電路的拓撲結(jié)構(gòu)、工作原理和電磁兼容環(huán)境。在此基礎(chǔ)上，從控制電路的最小系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、脈沖發(fā)生系統(tǒng)以及驅(qū)動電路、CAN通訊電路等方面重點討論了DC/DC變換器控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計以及驅(qū)動電路的設(shè)計。本文在DC/DC變換器電感電流連續(xù)狀態(tài)空間小信號數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用MATLAB軟件對大功率DC/DC變換器單環(huán)控制系統(tǒng)進行了建模和仿真分析，給出了具有實際指導(dǎo)意義的結(jié)論，設(shè)計了基于ARM控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)并編寫了相應(yīng)的軟件代碼。此外，本文從硬件和軟件兩個方面重點討論了控制系統(tǒng)的電磁兼容以及抗干擾措施。在系統(tǒng)硬件和軟件基礎(chǔ)上進行了功率試驗并給出了試驗結(jié)果以及今后改進的方向。
上傳時間： 2013-07-12
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JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IECJTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標準，其優(yōu)良的壓縮特性使得它將具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。JPEG2000算法非常復(fù)雜，圖像編碼過程占用了大量的處理器時間開銷和內(nèi)存開銷，因而通過對JPEG2000算法進行優(yōu)化并采用硬件電路來實現(xiàn)JPEG2000標準的部分或全部內(nèi)容，對加快編碼速度從而擴展其應(yīng)用領(lǐng)域有重要的意義。 本文的研究主要包括兩方面的內(nèi)容，其一是JPEG2000算術(shù)編碼器算法的研究與硬件設(shè)計，其二是JPEG2000碼率控制算法的研究與優(yōu)化算法的設(shè)計。在研究算術(shù)編碼器過程中，首先研究了JPEG2000中基于上下文的MQ算術(shù)編碼器的編碼原理和編碼流程，之后采用有限狀態(tài)機和二級流水線技術(shù)，并在不影響關(guān)鍵路徑的情況下通過對算術(shù)編碼步驟優(yōu)化采用硬件描述語言對算術(shù)編碼器進行了設(shè)計，并通過了功能仿真與綜合。實驗證明該設(shè)計不但編碼速度快，而且流水線短，硬件設(shè)計的復(fù)雜度低且易于控制。 在研究碼率控制算法過程中，首先結(jié)合率失真理論建立了算法的數(shù)學(xué)模型，并驗證了該算法的有效性，之后深入分析了該數(shù)學(xué)模型的實現(xiàn)流程，找出影響算法效率的關(guān)鍵路徑。在對算法優(yōu)化時采用黃金分割點算法代替原來的二分查找法，并使用了碼塊R-D斜率最值記憶和碼率誤差控制算法。實驗證明，采用優(yōu)化算法在增加少量系統(tǒng)資源的情況下使得計算效率提高了60％以上。之后，分析了率失真理論與JPEG2000中PCRD-opt算法的具體實現(xiàn)，又提出了一種失真更低的比特分配方案，即按照“失真/碼長”值從大到小通道編碼順序進行編碼，通過對該算法的仿真驗證，得出在固定碼率條件下新算法將產(chǎn)生更少的失真。
上傳時間： 2013-07-13
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隨著變頻調(diào)速技術(shù)的快速發(fā)展，基于變頻調(diào)速的恒壓供水系統(tǒng)越來越多的應(yīng)用到了小區(qū)供水中。與恒速供水系統(tǒng)相比，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)取得了較好的節(jié)能效果，但是由于其壓力設(shè)定值一般是按系統(tǒng)最大能量需求時設(shè)定的，并且該設(shè)定值一旦設(shè)定后不能依據(jù)系統(tǒng)的能量需求自動做實時調(diào)整，使系統(tǒng)在大部分時間內(nèi)供給的能量大于需求的能量。因此，該供水方式并沒有把變頻調(diào)速的節(jié)能潛力全部發(fā)揮出來。本文針對變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)這一不足，提出了變頻調(diào)速實時恒壓供水方式，它能依據(jù)系統(tǒng)的能量需求實時的調(diào)整壓力設(shè)定值，能更好的發(fā)揮變頻調(diào)速的節(jié)能潛力。 本文首先依據(jù)泵理論和水動力學(xué)對供水系統(tǒng)進行了深入的分析和研究，詳細探討了供水系統(tǒng)的節(jié)能原理，從而為后續(xù)章節(jié)中控制策略的選擇奠定了基礎(chǔ)。 然后針對供水系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型難以建立的問題，本文采用了專家系統(tǒng)。該專家系統(tǒng)能依據(jù)用戶能量需求的不同，實時給出泵出口的壓力設(shè)定值；在此基礎(chǔ)上通過模糊-PID控制使供水系統(tǒng)迅速進入穩(wěn)定狀態(tài)，同時使系統(tǒng)具有快速性、穩(wěn)定性和良好的魯棒性。通過MATLAB仿真工具對整個控制系統(tǒng)進行了仿真，仿真結(jié)果表明該控制系統(tǒng)與常規(guī)PID控制相比具有更好的控制品質(zhì)。 最后以ARM7LPC-2129為硬件基礎(chǔ)，實現(xiàn)了以上各個部分的功能。另外還采用VB開發(fā)了上位機監(jiān)控界面；開發(fā)了基于ARM的CAN接口，為供水系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化提供技術(shù)支持；使用ARM7LPC-2129的通用輸入輸出口，實現(xiàn)了供水系統(tǒng)中電機的組合運行或單機啟停控制；泵運行狀態(tài)和火災(zāi)顯示等輔助功能的實現(xiàn)。
標簽： ARM 嵌入式 智能控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-04-24
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