本文分析了永磁同步直線電動機(jī)的運行機(jī)理與運行特性，并通過坐標(biāo)變換，分別得出了電機(jī)在a—b—c，α—β、d—q坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。針對永磁同步直線電機(jī)模型的非線性與耦合特性，采用了次級磁場定向的矢量控制，并使id=0，不但解決了上述問題，還實現(xiàn)了最大推力電流比控制。為了獲得平穩(wěn)的推力，采用了SVPWM控制，并對它算法實現(xiàn)進(jìn)行了研究。 針對速度環(huán)采用傳統(tǒng)PID控制難以滿足高性能矢量控制系統(tǒng)，通過對傳統(tǒng)PID控制和模糊控制理論的研究，將兩者相結(jié)合，設(shè)計出能夠在線自整定的模糊PID控制器。將該控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PID控制器應(yīng)用于速度環(huán)，以提高系統(tǒng)的動靜態(tài)性能。 在以上分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了永磁同步直線電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的軟、硬件。其中電流檢測采用了新穎的電流傳感器芯片IR2175，以解決溫漂問題；速度檢測采用了增量式光柵尺，設(shè)計了與DSP的接口電路，通過M/T法實現(xiàn)對電機(jī)的測速。最后在Matlab/Simlink下建立了電機(jī)及其矢量控制系統(tǒng)的仿真模型，并對分別采用傳統(tǒng)PID速度控制器和模糊PID速度控制器的系統(tǒng)進(jìn)行仿真，結(jié)果表明采用模糊PID控制具有更好的動態(tài)響應(yīng)性能，能有效的抑制暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)下的推力脈動，對于負(fù)載擾動具有較強(qiáng)的魯棒性。
上傳時間： 2013-07-04
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統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)作為一種典型的FACTS裝置，綜合了FACTS元件的多種靈活控制手段，能同時或選擇地控制線路的基本參數(shù)(電壓、阻抗、相角)，也可交替地控制線路上的有功和無功潮流，還可獨立地提供可控的并聯(lián)無功補償。因此UPFC被認(rèn)為是最有創(chuàng)造性，功能最強(qiáng)大的FACTS元件。 首先，本文詳細(xì)分析了統(tǒng)一潮流控制器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。采用開關(guān)函數(shù)法建立了電壓源型變流器的數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)了統(tǒng)一潮流控制器在abc三相坐標(biāo)系和dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，該模型考慮到直流環(huán)節(jié)電容儲能的動態(tài)變化過程，從而使其更適合于系統(tǒng)的動態(tài)特性分析。本文討論的UPFC控制采用基于兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的非線性解耦控制方案，在UPFC的精確模型下具有可快速跟蹤給定值的優(yōu)點，且在dq坐標(biāo)系下可以實現(xiàn)有功和無功功率的獨立控制；在電容電壓PI調(diào)節(jié)中加入電流反饋，使其更接近真實值。 其次，本論文在分析UPFC數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上建立了UPFC在MATLAB平臺上的仿真模型；然后利用MATLAB建立了三相環(huán)形電力系統(tǒng)，將UPFC模型應(yīng)用到該系統(tǒng)中，著重研究了UPFC對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。首先研究了UPFC對故障系統(tǒng)中電網(wǎng)功率的影響以及UPFC對提高故障系統(tǒng)功率穩(wěn)定性的作用；同時，對UPFC能夠抑制無故障系統(tǒng)中系統(tǒng)接入電網(wǎng)時的功率沖擊進(jìn)行了研究。最后，通過仿真波形研究了UPFC對電網(wǎng)故障中電壓跌落的補償作用以及UPFC對正常系統(tǒng)電壓的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，UPFC可以保持故障中的系統(tǒng)電壓為正弦波。
上傳時間： 2013-04-24
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本文在此背景下，針對非線性PID控制、自抗擾控制以及Smith預(yù)估器和前饋控制展開研究。為了提高控制器的穩(wěn)定性和魯棒性，設(shè)計了ADRC-Smith預(yù)估控制器和前饋ADRC控制器，將其應(yīng)用于大時滯溫度控制系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了吹塑機(jī)控制系統(tǒng)解決方案，通過大量的理論研究、仿真和實驗，實現(xiàn)了良好的控制效果。論文的主要工作有： 1.研究了自抗擾技術(shù)和溫度控制的現(xiàn)狀以及溫度控制的特點。 2.研究了ADRC的發(fā)展史，深入了解ADRC的原理與優(yōu)點。ADRC在控制非線性對象時比PID具有更好的控制性能，但是參數(shù)調(diào)節(jié)理論不完善，阻礙了其廣泛應(yīng)用。 3.通過MATLAB仿真，得到ADRC參數(shù)之間的內(nèi)在規(guī)律，通過將ADRC的參數(shù)統(tǒng)一到一個時間因子上，達(dá)到簡化調(diào)節(jié)參數(shù)個數(shù)的目的，從而降低調(diào)試難度，同時，在無時滯溫控實驗平臺上進(jìn)行實驗，驗證了參數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)律的可行性。 4.自抗擾控制器在大時滯溫控上的應(yīng)用，以前文獻(xiàn)一般將時滯環(huán)節(jié)等效成一階慣性環(huán)節(jié)，這樣就要求增加ADRC的階次，增加了調(diào)節(jié)參數(shù)個數(shù)，在參數(shù)調(diào)節(jié)理論不完善的情況下無疑是增加了調(diào)試難度。本文將ADRC分別與Smith預(yù)估器和前饋控制器相結(jié)合，設(shè)計了ADRC-Smith預(yù)估控制器和前饋ADRC控制器來解決具有大時滯控制問題。這兩類新控制器的優(yōu)點是不增加ADRC的階次，是解決不確定大時滯被控對象的新途徑，也是ADRC控制器實際應(yīng)用上的一次創(chuàng)新。 5.在可編程計算機(jī)控制器(PCC)搭建的大時滯溫控實驗平臺上進(jìn)行實驗，將前饋ADRC控制器和貝加萊專用溫度控制器PIDXH的控制效果進(jìn)行比較，實驗結(jié)果表明前饋ADRC控制器在穩(wěn)定性、魯棒性等方面都優(yōu)于PIDXH控制器。 6.研究了吹塑機(jī)控制系統(tǒng)解決方案，并在吹塑機(jī)上實驗前饋ADRc控制器，得到了良好的控制效果，進(jìn)一步驗證了算法的可行性。
標(biāo)簽： 自抗擾 控制器 溫控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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本課題來源于企業(yè)委托開發(fā)項目：大功率兩電平矢量控制變頻器的開發(fā)。課題以感應(yīng)電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的產(chǎn)品化開發(fā)為目標(biāo)，對感應(yīng)電動機(jī)參數(shù)離線辨識技術(shù)和控制器進(jìn)行了研究和試驗。本人除了參加整體系統(tǒng)的設(shè)計和制作任務(wù)外，獨立完成了參數(shù)離線辨識工作。文章介紹了一種實用的參數(shù)離線辨識方法，在綜合各種控制策略基礎(chǔ)上給出了一套基于DSP的數(shù)字化解決方案，通過整機(jī)進(jìn)行了軟硬件調(diào)試，實現(xiàn)了設(shè)計目標(biāo)。為產(chǎn)品化打下一定的基礎(chǔ)。 論文第1章介紹了矢量控制以及坐標(biāo)變換，分析了電動機(jī)參數(shù)對矢量控制的影響，通過Matlab仿真了電動機(jī)參數(shù)變化對變頻器輸出的影響。 第2章對辨識主要介紹了參數(shù)辨識的算法，對感應(yīng)電機(jī)靜態(tài)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了化簡，得到各個參數(shù)與電壓電流之間的關(guān)系方程。通過單相直流試驗和單相交流試驗辨識電動機(jī)參數(shù)。采用迭代算法計算出非線性方程的數(shù)值，還介紹了一種基于電壓電流瞬時值計算電動機(jī)功率因數(shù)的方法。 第3章對控制器進(jìn)行了研究，對當(dāng)前比較先進(jìn)的自抗擾控制，自適應(yīng)控制，基于非線性的逆控制等控制策略進(jìn)行了綜述。最后對基于PI轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的間接矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，并給出了仿真結(jié)果。 第4章介紹了實驗室自主開發(fā)的基于TI公司DSP TMS320F2812的通用交流調(diào)速試驗裝置。根據(jù)通用試驗裝置的設(shè)計要求設(shè)計了控制板電路，電源板電路，功率板電路等電路，進(jìn)行了調(diào)試，并應(yīng)用到試驗之中，性能達(dá)到要求。 第5章介紹了整個系統(tǒng)的功能軟件設(shè)計和功能試驗結(jié)果，給出了部分程序流程圖和裝置的基本功能試驗波形。 最后就課題的研究進(jìn)行了整體總結(jié)，為將來的后續(xù)研究提出建議。
標(biāo)簽： 感應(yīng)電動機(jī) 參數(shù)辨識 新型控制
上傳時間： 2013-06-25
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目前，能源危機(jī)與環(huán)境污染已經(jīng)備受關(guān)注，被各個國家提上紀(jì)事日程。在眾多的新能源中，風(fēng)能以它可再生、清潔、無污染等特點受到人們的青睞。在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)上也從獨立型逐漸向并網(wǎng)型轉(zhuǎn)變，因此并網(wǎng)技術(shù)已成為主流。由于變速恒頻具有發(fā)電量大，對風(fēng)電場風(fēng)速的變化適應(yīng)性好具有較高的葉尖速比等優(yōu)點，所以變速恒頻必然會取代恒速恒頻。實現(xiàn)變速恒頻的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有很多種，其中永磁同步直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于不需要齒輪箱，因而改善風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，減小維護(hù)，降低了噪音，提高可靠性，本文以永磁同步直驅(qū)式發(fā)電系統(tǒng)為研究對象。 本文針對永磁同步直驅(qū)式發(fā)電雙PWM變換器系統(tǒng)，首先在對變速恒頻理論研究的基礎(chǔ)上，對風(fēng)力機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析，完成了對風(fēng)力機(jī)的最大風(fēng)力跟蹤模擬仿真。由于發(fā)電機(jī)發(fā)出的電隨著風(fēng)速的不斷變化，因此就靠控制變換器來實現(xiàn)恒壓恒頻的電壓并送入電網(wǎng)。其次在對永磁同步發(fā)電機(jī)和變換器的數(shù)學(xué)模型研究的基礎(chǔ)上提出了對整流側(cè)和電網(wǎng)側(cè)變換器分開控制，控制整流器來控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制逆變器來實現(xiàn)穩(wěn)壓和恒頻的向電網(wǎng)輸送電壓。并對逆變器側(cè)的直流電容和電感選值給出了范圍，在這些理論基礎(chǔ)上對逆變器進(jìn)行了MATLAB/SIMULINK仿真，給出了仿真結(jié)果。在前面理論分析的基礎(chǔ)上，針對逆變器部分做了硬件和軟件的設(shè)計。選用智能功率模塊(IPM)作為逆變器，采用霍爾電壓、電流傳感器實現(xiàn)了對電壓電流的采樣，控制器選用TMS320F2407A，并制作了對采樣信號處理電路板、PWM信號處理電路板和傳感器電路板，編寫了程序。
標(biāo)簽： 風(fēng)力發(fā)電機(jī) 變速恒頻
上傳時間： 2013-06-17
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無功功率是影響電壓穩(wěn)定的一個重要因素,它關(guān)系到整個電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定的運行。由于工業(yè)企業(yè)存在大量低功率因數(shù)、沖擊性負(fù)載,導(dǎo)致大量無功的產(chǎn)生；同時,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)大功率的電力電子設(shè)備得到廣泛運用,然而,由于電力電子設(shè)備的非線性特性,運行時又會產(chǎn)生大量諧波,因此,如何將無功補償與諧波抑制同時進(jìn)行考慮,是未來無功補償技術(shù)領(lǐng)域的重要研究課題之一。 本文介紹了功率理論的發(fā)展,以及常用的無功補償方式的原理和特點,同時重點介紹了瞬時無功功率理論以及以此為基礎(chǔ)的TSC無功補償控制器。在硬件方面,本文設(shè)計了基于LF2407ADSP芯片的TSC控制器、控制器外圍電路及主電路三大模塊。在軟件方面,本文包括數(shù)據(jù)采集軟件、控制投切算法、觸發(fā)控制軟件三部分。其中著重介紹了無沖擊電流投入電容的設(shè)計思路,得出了一個好的電路。 軟件仿真和樣機(jī)實測結(jié)果表明,這種TSC裝置在提供動態(tài)無功功率補償和減小沖擊涌流方面具有優(yōu)良的性能。
上傳時間： 2013-04-24
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混合動力汽車作為解決汽車節(jié)能、降低排放的汽車工業(yè)新技術(shù)，具有低污染和低油耗的特點，尤其在油價日益攀高的今天，成為國內(nèi)外汽車發(fā)展的新熱點。驅(qū)動控制器作為混合動力汽車中的主要部件，在混合動力汽車中起到至關(guān)重要的作用，對其進(jìn)行研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 本文首先比較了常見的幾種電動汽車的性能，概括了混合動力汽車的優(yōu)點，介紹了混合動力汽車發(fā)電機(jī)/電動機(jī)一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；其次探討了幾種常用交流電動機(jī)的性能優(yōu)劣。由于永磁同步電機(jī)具有高效、高功率密度以及良好的調(diào)速性能，因此該電機(jī)成為本課題混合動力汽車傳動中所使用的電機(jī)，論文建立了永磁電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，分析了矢量控制原理；在矢量控制原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計出了基于TMS320F2812的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，詳細(xì)闡述了旋轉(zhuǎn)變壓器及其解碼芯片在系統(tǒng)中的角度和速度的檢測原理以及系統(tǒng)中其他重要的單元。設(shè)計了系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，詳細(xì)闡述了關(guān)鍵子程序如電流采集、位置檢測程序和SVPWM產(chǎn)生子程序：使用UG軟件設(shè)計出控制器的殼體。最后進(jìn)行了實驗研究，給出SVPWM波形、相電流波形，進(jìn)行了全文總結(jié)，提出了下一步工作的建議。
上傳時間： 2013-05-21
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隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與嵌入式控制技術(shù)的迅速發(fā)展，作為傳統(tǒng)運輸行業(yè)的鐵路系統(tǒng)對此也有了新的要求，列車通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生。經(jīng)過多年的發(fā)展，國際電工委員會(IEC)為了規(guī)范列車通信網(wǎng)絡(luò)，于1999年通過了IEC61375-1標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)將列車通信網(wǎng)絡(luò)分為兩條總線：絞線式列車總線(WTB)和多功能車輛總線(MVB)。MVB是一個標(biāo)準(zhǔn)通信介質(zhì)，為掛在其上的設(shè)備傳輸和交換數(shù)據(jù)。而多功能車輛總線控制器(MVBC)是MVB與MVB實際物理層之間的接口，其主要實現(xiàn)MVB數(shù)據(jù)鏈路層的功能。由于該項關(guān)鍵技術(shù)仍被國外公司壟斷，因此開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的MVBC迫在眉睫。 鑒于上述原因，本文深入研究了IEC61375-1標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)MVBC的技術(shù)特點，本文提出了使用FPGA來實現(xiàn)其具體功能的方案。掛在MVB總線上的設(shè)備分為五類，他們的功能各不相同。而支持4類設(shè)備的MVBC具有設(shè)備狀態(tài)、過程數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)通信和總線管理功能，并且兼容2類和3類設(shè)備。本文的目的就是用FPGA實現(xiàn)支持4類設(shè)備的MVBC。 本文采用自頂向下的設(shè)計方法。整個MVBC主要劃分為：編碼模塊、譯碼模塊、冗余控制模塊、報文分析單元、通信存儲控制器、主控制單元、地址邏輯模塊。在整個開發(fā)流程中，使用Xilinx的ISE集成開發(fā)環(huán)境。使用Verilog HDL硬件描述語言對上述各個模塊進(jìn)行RTL級描述，并用Synplify Pro進(jìn)行綜合。最后，在ModelSim中對各個模塊進(jìn)行了布線后仿真和驗證。 在實驗室條件下，通過嚴(yán)格的仿真驗證后，其結(jié)果證明了本文設(shè)計的模塊達(dá)到了IEC61375-1標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，用FPGA實現(xiàn)MVBC這一方案具有可操作性。 關(guān)鍵詞：列車通信網(wǎng)；多功能車輛總線；多功能車輛總線控制器；現(xiàn)場可編程門陣列
上傳時間： 2013-07-18
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固態(tài)硬盤是一種以FLASH為存儲介質(zhì)的新型硬盤。由于它不像傳統(tǒng)硬盤一樣以高速旋轉(zhuǎn)的磁盤為存儲介質(zhì)，不需要浪費大量的尋道時間，因此它有著傳統(tǒng)硬盤不可比擬的順序和隨機(jī)存儲速度。同時由于固態(tài)硬盤不存在機(jī)械存儲結(jié)構(gòu)，因此還具有高抗震性、無工作噪音、可適應(yīng)惡劣工作環(huán)境等優(yōu)點。隨著計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，固態(tài)硬盤技術(shù)已經(jīng)成為未來存儲介質(zhì)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。 本文以設(shè)計固態(tài)硬盤控制芯片IDE接口部分為項目背景，通過可編程邏輯器件FPGA，基于ATA協(xié)議并使用硬件編程語言verilog，設(shè)計了一個位于設(shè)備端的IDE控制器。該IDE控制器的主要作用在于解析主機(jī)所發(fā)送的IDE指令并控制硬盤設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的狀態(tài)遷移和指令操作，從而完成硬盤設(shè)備端與主機(jī)端之間基本的狀態(tài)通信以及數(shù)據(jù)通信。論文主要完成了幾個方面的內(nèi)容。第一：論文從固態(tài)硬盤的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析了固態(tài)硬盤IDE控制器的功能性需求以及寄存器傳輸、PIO傳輸和UDMA傳輸三種ATA協(xié)議主要傳輸模式所必須遵循的時序要求，并概括了IDE控制器設(shè)計的要點和難點；第二：論文設(shè)計了IDE控制器的總體功能框架，將IDE控制器從功能上分為寄存器部分、頂層控制模塊、異步FIFO模塊、PIO控制模塊、UDMA控制模塊以及CRC校驗?zāi)K六大子功能模塊，并分析了各個子功能模塊的基本工作原理和具體功能設(shè)計；第三：論文以設(shè)計狀態(tài)機(jī)流程和主要控制信號的方式實現(xiàn)了各個具體子功能模塊并列舉了部分關(guān)鍵代碼，同時給出了主要子功能模塊的時序仿真圖；最后，論文給出了基于PIO傳輸模式和基于UDMA傳輸模式的具體指令操作流程實現(xiàn)，并通過SAS邏輯分析儀和QuartusⅡ?qū)DE控制器進(jìn)行了功能測試和分析，驗證了本論文設(shè)計的正確性。
上傳時間： 2013-07-31
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隨著計算機(jī)及其外圍設(shè)備的發(fā)展，傳統(tǒng)的并行接口和串行接口在靈活性和接口擴(kuò)展等方面存在的缺陷愈來愈不可回避，并逐漸成為計算機(jī)通信的瓶頸。在這種情況下，通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)誕生了。USB由于具有傳輸速率高、價格便宜、使用方便、靈活性高、支持熱插拔、接口標(biāo)準(zhǔn)化和易于擴(kuò)展等優(yōu)點，目前已經(jīng)成為計算機(jī)外設(shè)接口的主流技術(shù)，在計算機(jī)外圍設(shè)備和消費類電子領(lǐng)域正獲得越來越多的應(yīng)用。 @@ 本文基于USB2．0協(xié)議規(guī)范，設(shè)計了一款支持高速和全速傳輸?shù)腢SB2．0設(shè)備控制器IP核。文中著重介紹了這款設(shè)備控制器IP核的設(shè)計和FPGA驗證工作，詳細(xì)研究并分析了USB2．0規(guī)范，根據(jù)規(guī)范提出了一種USB2．0設(shè)備控制器整體構(gòu)架方案，描述了各個功能子模塊硬件電路的功能及實現(xiàn)。從可重用的角度出發(fā)，對設(shè)備控制器模塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，增加多個靈活的配置選項，根據(jù)不同的應(yīng)用對硬件進(jìn)行配置，使其在滿足要求的情況下去除冗余電路，以減少占用面積和功耗，從而使其靈活地應(yīng)用于各種USB系統(tǒng)。本文還研究了IP核的驗證方法，并對所設(shè)計的USB2．0設(shè)備控制器建立了功能完備的ModelSim仿真驗證環(huán)境，搭建了FPGA硬件驗證平臺，設(shè)計了具有AHB接口的設(shè)備控制器和帶有8051的設(shè)備控制器，并分別在FPGA平臺上進(jìn)行了功能驗證。 @@ 本文所設(shè)計的USB2．0設(shè)備控制器IP核可配置性高，使用者可以自由配置所需端點的個數(shù)以及每個端點類型等，可以集成于多種USB系統(tǒng)中，適于各類USB設(shè)備的開發(fā)。本課題所取得的成果為USB2．0設(shè)備類的研究和開發(fā)積累了經(jīng)驗，并為后來實驗室某項目測試芯片的USB數(shù)據(jù)采集提供了參考方案，也為未來USB3．0接口IP核的開發(fā)和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 @@關(guān)鍵詞USB2．0控制器；IP核；FPGA；驗證
上傳時間： 2013-06-30
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