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<table id="u2426"></table> 在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)永磁同步電機(jī)控制精度的要求越來(lái)越高。尤其是在機(jī)器人、航空航天、精密電子儀器等對(duì)電機(jī)性能要求較高的領(lǐng)域，系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和魯棒性能好壞成為決定永磁同步電機(jī)性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)電機(jī)系統(tǒng)通常采用PID控制，其本質(zhì)上是一種線性控制，若被控對(duì)象具有非線性特性或有參變量發(fā)生變化，會(huì)使得線性常參數(shù)的PID控制器無(wú)法保持設(shè)計(jì)時(shí)的性能指標(biāo)；在確定PID參數(shù)的過(guò)程中，參數(shù)整定值是具有一定局域性的優(yōu)化值，并不是全局最優(yōu)值。實(shí)際電機(jī)系統(tǒng)具有非線性、參數(shù)時(shí)變及建模過(guò)程復(fù)雜等特點(diǎn)，因此常規(guī)PID控制難以從根本上解決動(dòng)態(tài)品質(zhì)與穩(wěn)態(tài)精度的矛盾。永磁同步電機(jī)是典型的多變量、參數(shù)時(shí)變的非線性控制對(duì)象。先進(jìn)控制方法(諸如智能控制、優(yōu)化算法等)研究應(yīng)用的發(fā)展與深入，為控制復(fù)雜的永磁同步電機(jī)系統(tǒng)開(kāi)辟了嶄新的途徑。由于先進(jìn)控制方法擺脫了對(duì)控制對(duì)象模型的依賴，能夠在處理不精確性和不確定性問(wèn)題中有可處理性、魯棒性，因而將其引入永磁同步電機(jī)控制已成為一個(gè)必然的趨勢(shì)。本文根據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的不同，選取相應(yīng)的先進(jìn)控制方法，并與PID控制相結(jié)合，對(duì)永磁同步電機(jī)各方面性能進(jìn)行有針對(duì)性的優(yōu)化，最終使其控制精度得到顯著的提高。為達(dá)到對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行性能優(yōu)化的研究目的，文中首先探討了正弦波永磁同步電機(jī)和方波永磁同步電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)及控制機(jī)理，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了整體分析。針對(duì)永磁同步電機(jī)非線性、強(qiáng)耦合的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了矢量控制方式下的永磁同步電機(jī)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。結(jié)合常規(guī)PID控制，將模糊控制、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工免疫等多種先進(jìn)控制方法應(yīng)用于永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和同步傳動(dòng)系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)中，以滿足不同控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)動(dòng)、靜態(tài)性能的要求以及對(duì)調(diào)速性能或跟隨性能的側(cè)重。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用先進(jìn)控制方法的永磁同步電機(jī)具有較好的動(dòng)態(tài)性能、抗擾動(dòng)能力以及較強(qiáng)的魯棒性能；與傳統(tǒng)PID控制相比，系統(tǒng)的控制精度得到了明顯提高。研究結(jié)果驗(yàn)證了先進(jìn)控制方法應(yīng)用于永磁同步電機(jī)性能優(yōu)化的有效性和實(shí)用性。
標(biāo)簽： 先進(jìn)控制 永磁同步電機(jī) 性能優(yōu)化
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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永磁同步電機(jī)(PMSM)因其無(wú)需勵(lì)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(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)定向。在傳統(tǒng)控制中,一般采用機(jī)械式傳感器來(lái)檢測(cè)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(wèn)題,使得無(wú)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(wèn)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(duì)電機(jī)參數(shù)較為敏感,魯棒性差。本文正是為了解決這個(gè)問(wèn)題,而采用高頻信號(hào)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(duì)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(wú)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(hào)注入法與脈振高頻電壓信號(hào)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(gè)永磁同步電機(jī)無(wú)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(hào)處理器DSP芯片TMS320F2812,實(shí)現(xiàn)了基于脈振高頻信號(hào)注入法的永磁同步電機(jī)無(wú)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(duì)電機(jī)參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強(qiáng)。
標(biāo)簽： 高頻信號(hào) 永磁同步電機(jī) 無(wú)傳感器
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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在能源枯竭及環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重的今天，光伏發(fā)電是未來(lái)可再生能源應(yīng)用的一種重要方法。本文以光伏逆變技術(shù)為研究對(duì)象，對(duì)光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤方法、光伏智能充電控制策略、光伏并網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制方法、光伏并網(wǎng)與有源濾波統(tǒng)一控制方法等問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。 在擾動(dòng)觀測(cè)法的基礎(chǔ)上，提出了一種直接電流控制最大功率點(diǎn)跟蹤方法，通過(guò)檢測(cè)變換器輸出電流進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤控制，簡(jiǎn)化控制算法，同時(shí)省去了擾動(dòng)觀測(cè)法中的電壓和電流傳感器，降低系統(tǒng)成本。 研究了一種實(shí)用的光伏系統(tǒng)蓄電池充電控制策略，將最大功率點(diǎn)跟蹤與智能充電控制有機(jī)結(jié)合在一起，充分利用光伏電池的輸出功率，縮短充電時(shí)間，提高充電效率；研究了一種全數(shù)字式逆變器，通過(guò)電壓有效值外環(huán)和瞬時(shí)值內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制，既能保證系統(tǒng)輸出電壓的穩(wěn)態(tài)精度，又能保證瞬變負(fù)載條件下的動(dòng)態(tài)特性。研制了一套3kW光伏獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 針對(duì)住宅型光伏并網(wǎng)逆變器體積小、性能價(jià)格比高的要求，研究了一種基于導(dǎo)抗變換器的并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，相比于傳統(tǒng)電流型逆變器，本拓?fù)涫∪チ吮恐氐碾娍蛊鳎瑫r(shí)利用高頻變壓器進(jìn)行能量傳遞和電氣隔離，進(jìn)一步降低了系統(tǒng)損耗和體積，降低系統(tǒng)成本。 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于導(dǎo)抗變換器的固有特性，采用傳統(tǒng)的SPWM調(diào)制方法將導(dǎo)致并網(wǎng)逆變器輸出平頂飽和的非正弦電流，造成對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，提出了一種新型改進(jìn)調(diào)制模式。該方法可以實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)、低諧波并網(wǎng)發(fā)電。根據(jù)上述理論分析，研制了一臺(tái)3kW單相光伏并網(wǎng)逆變器，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。 研究了一種三相電流型并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制方法，采用改進(jìn)調(diào)制模式對(duì)其進(jìn)行控制，在諧波抑制方面取得了滿意的效果。提出的三相并網(wǎng)逆變方案，相比于傳統(tǒng)三相并網(wǎng)逆變器，具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)中任意一相都是一個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，不受其它相影響，即使在某一相或某兩相損壞的情況下，剩余相也能正常運(yùn)行，增加了系統(tǒng)的冗余性；在三相電網(wǎng)不平衡情況下，本方法也能提供穩(wěn)定的三相電流，增加系統(tǒng)抗電網(wǎng)波動(dòng)能力。初看起來(lái)本方案使用的導(dǎo)抗變換器和變壓器有3套，但是每相承受的功率容量只有系統(tǒng)總功率的三分之一，這樣可以選用較小容量的器件，有利于高頻電感和變壓器的制作和生產(chǎn)。提出了一種基于導(dǎo)抗變換器的三相電流型逆變器實(shí)現(xiàn)方案，利用導(dǎo)抗變換器將輸入直流電壓變換為高頻正弦電流，經(jīng)高頻變壓器隔離及電流等級(jí)變換后進(jìn)行裂相調(diào)制，輸出為三相正弦電流。該方法不僅省去了傳統(tǒng)電流型逆變器直流側(cè)電抗器，而且采用高頻變換進(jìn)行功率傳輸，減小了隔離變壓器及輸出濾波器的體積，有利于裝置的小型化和降低成本。 針對(duì)光伏電池輸出電壓較低的問(wèn)題，研究了一種單級(jí)式三相升壓型并網(wǎng)逆變器，通過(guò)一級(jí)變換同時(shí)實(shí)現(xiàn)升壓和DC/AC變換功能，并且提出了一種基于DSP芯片的控制策略，本方法僅用一個(gè)電壓傳感器就能替代原先的三個(gè)電壓傳感器：每個(gè)載波周期短路相只進(jìn)行一次開(kāi)關(guān)動(dòng)作，同時(shí)任何時(shí)刻只有2個(gè)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，可有效降低系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗；由于采用DSP控制，具有控制靈活、穩(wěn)定性高、成本低、并網(wǎng)電能質(zhì)量好，便于功率調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。 提出了一種光伏并網(wǎng)與有源濾波兼用的統(tǒng)一控制策略，在同一套裝置上既實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電，又實(shí)現(xiàn)諧波補(bǔ)償，克服目前的光伏發(fā)電裝置白天發(fā)電、夜間停機(jī)的不足，提高系統(tǒng)利用率。詳細(xì)分析了無(wú)功電流和諧波電流的檢測(cè)方法、光伏并網(wǎng)發(fā)電有功指令電流的生成方法及電流環(huán)控制器和電壓環(huán)控制器的設(shè)計(jì)方法，并對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電與有源濾波統(tǒng)一控制模式和單一有源濾波模式進(jìn)行了討論，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制策略的正確性和可行性。
標(biāo)簽： 光伏發(fā)電系統(tǒng) 逆變 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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溫室是設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，國(guó)內(nèi)外溫室種植業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，提高溫室的自動(dòng)控制和管理水平可充分發(fā)揮溫室農(nóng)業(yè)的高效性。隨著傳感技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)及通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代化溫室信息自動(dòng)采集及智能控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)已越來(lái)越引起人們的重視，并成為一個(gè)具有重要意義的研究方向。因此設(shè)計(jì)了基于PIC單片機(jī)的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，使其對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行控制，為植物創(chuàng)造適宜的生長(zhǎng)條件，從而使農(nóng)作物獲得高產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。 文中論述了國(guó)內(nèi)外溫室環(huán)境控制技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀，分析了溫室的內(nèi)部機(jī)理，給出了所采用的溫室小氣候溫濕度模型；通過(guò)對(duì)溫室環(huán)境歷史數(shù)據(jù)的分析，得出了溫室溫度控制系統(tǒng)的近似數(shù)學(xué)模型。 系統(tǒng)采用模糊控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的控制。詳細(xì)研究了模糊控制的機(jī)理，建立了針對(duì)幾種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模糊控制規(guī)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(guī)則工程意義明確，易于調(diào)整。并以溫度控制系統(tǒng)為對(duì)象，使用MATLAB對(duì)模糊算法進(jìn)行仿真；仿真結(jié)果表明，這種算法具有超調(diào)量小、穩(wěn)定性強(qiáng)、適應(yīng)性好等特點(diǎn)，能夠達(dá)到預(yù)期的控制效果，是一種較為理想的智能控制方案。 溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件部分由上位機(jī)和下位機(jī)及其外圍電路組成。上位機(jī)采用PC機(jī)，通過(guò)與下位機(jī)間的通信實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室的統(tǒng)一管理；下位機(jī)及其外圍電路實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)、顯示和實(shí)時(shí)控制，微處理器采用的是PIC16F877A單片機(jī)。這種以單片機(jī)為核心的控制器還可以在不依賴上位機(jī)的情況下獨(dú)立實(shí)現(xiàn)參數(shù)的測(cè)控。 在軟件設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)上下位機(jī)間通信；并采用VB6.0對(duì)上位機(jī)界面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，使程序簡(jiǎn)單、清晰、為用戶提供了直觀友好的管理平臺(tái)。整個(gè)系統(tǒng)軟硬件搭配合理，設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、維護(hù)方便，具有較高的性價(jià)比。
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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變頻電源具有低損耗和高效率等顯著優(yōu)點(diǎn)，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的安全性和可靠性指標(biāo)，隨著工業(yè)上變頻電源的廣泛應(yīng)用，對(duì)其性能參數(shù)的檢測(cè)也越來(lái)越重要，因此對(duì)變頻電源設(shè)備輸出電參數(shù)進(jìn)行測(cè)量方面的研究具有重要的意義。 論文綜述了國(guó)內(nèi)外各種交流變頻電參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用技術(shù)，根據(jù)變頻設(shè)備的工作機(jī)理和輸出特性，提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。由于變頻設(shè)備的輸出范圍廣且變化快，并且國(guó)內(nèi)大部分參數(shù)測(cè)量設(shè)備都是針對(duì)工頻進(jìn)行設(shè)計(jì)的，基于此本文采用高速的數(shù)字處理器和改進(jìn)的算法來(lái)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)。 論文首先給出了各電參數(shù)測(cè)量的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和理論基礎(chǔ)，重點(diǎn)分析了如何通過(guò)希爾波特變換來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量。為了濾除不需要的高次諧波并精確的測(cè)量頻率，建立了FIR濾波器模型，通過(guò)MATLAB編程進(jìn)行了數(shù)字仿真，驗(yàn)證了算法的正確性；利用周期法進(jìn)行了其它電參數(shù)的測(cè)量實(shí)現(xiàn)，并在Labview 中進(jìn)行了仿真，作為輔助分析軟件具有快速直觀的特點(diǎn)并有很大的通用性。 在理論分析和仿真的基礎(chǔ)上，論文設(shè)計(jì)了基于TMS320F2812 DSP的控制系統(tǒng)，并結(jié)合原理圖介紹了各模塊運(yùn)行原理；重點(diǎn)分析了如何利用CPLD來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)序控制的功能，并給出了VHDL設(shè)計(jì)的程序和仿真結(jié)果。最后進(jìn)行軟件程序上的設(shè)計(jì)，對(duì)各部分進(jìn)行了程序分析和設(shè)計(jì)，各模塊結(jié)構(gòu)相互關(guān)聯(lián)，具有很好的擴(kuò)展性和移植性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：1054154823
工業(yè)領(lǐng)域中需要大量的AC/DC整流電源。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們?cè)灰嬉庾R(shí)到低功率因數(shù)整流系統(tǒng)造成了諧波污染和電網(wǎng)公害。因此消除電網(wǎng)諧波污染，提高功率因數(shù)，成為整流系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。由于中大功率的電力電子設(shè)備在電網(wǎng)中占很大的比重，因此高功率因數(shù)的三相整流器的研究已成為當(dāng)今國(guó)內(nèi)外研究的一大熱點(diǎn)。 隨著數(shù)字控制技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的控制策略通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)得以實(shí)現(xiàn)。數(shù)字控制的特有優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)化硬件電路，克服了模擬電路中參數(shù)溫度漂移的問(wèn)題，控制靈活且易實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制等，使得所設(shè)計(jì)的電源產(chǎn)品不僅性能可靠，且易于大批量生產(chǎn)，從而降低了開(kāi)發(fā)周期。因此，數(shù)字化控制電源已成為當(dāng)今于開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品設(shè)計(jì)的潮流。 本文首先給出了幾種常見(jiàn)的三相功率因數(shù)校正方案，并對(duì)其進(jìn)行了比較和分析，在前面的基礎(chǔ)上提出了：三相三開(kāi)關(guān)三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和雙閉環(huán)控制的策略結(jié)合的三相PFC系統(tǒng)。緊接著介紹了DSP芯片的特點(diǎn)及其在電力電子裝置中的應(yīng)用，首先介紹目前DSP芯片的發(fā)展，通過(guò)比較選定了TI公司的TMSLF2407芯片作為本文的處理芯片，而后基于對(duì)TMSLF2407芯片的內(nèi)部資源和該芯片數(shù)字式PWM信號(hào)產(chǎn)生的原基于DSP的三相有源功率因數(shù)校正研究與設(shè)計(jì)理的分析，提出了三相PFC的數(shù)字化解決方案。在第四章中介紹了基于DSP數(shù)字控制的PFC的總體設(shè)計(jì)方案，電路所采用的是基于平均電流方案的雙閉環(huán)控制策略。內(nèi)環(huán)通過(guò)瞬時(shí)值控制獲得快速的動(dòng)態(tài)性能，保證輸出畸變率較低，外環(huán)使用輸出電壓的瞬時(shí)值控制，具有較高的輸出精度。本文最后應(yīng)用仿真軟件MATLAB中的SIMULINK對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，驗(yàn)證控制策略的可行性，并有助于系統(tǒng)主電路和控制電路的設(shè)計(jì)。對(duì)于三相變換器這種復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，需要模擬、數(shù)字信號(hào)混合仿真，仿真比較難以實(shí)現(xiàn)。一是因?yàn)槟Ｐ碗y以建立二是即使建立起一個(gè)模型，由于電路復(fù)雜，仿真軟件也未必能保證其收斂性。所以經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化，利用MATLAB中的SIMULINK構(gòu)建了變換器的電壓模型，用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)參數(shù)的正確性。
標(biāo)簽： DSP 三相 有源功率因數(shù)校正
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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快速傅立葉變換(FFT)技術(shù)是數(shù)字信號(hào)處理中的核心技術(shù)，它已廣泛應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理的各個(gè)領(lǐng)域，長(zhǎng)期以來(lái)一直是一個(gè)重要的研究課題。近年來(lái)，專用數(shù)字信號(hào)處理器以其優(yōu)化的硬件結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的性能價(jià)格比為FFT的實(shí)現(xiàn)提供了一種有效的途徑，其中最具有代表性的是美國(guó)TI公司的TMS320系列DSP。 本文首先分析了常用FFT算法原理，并進(jìn)行了算法的討論和比較，然后詳細(xì)論述了以浮點(diǎn)型DSP為核心的實(shí)現(xiàn)FFT算法的硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)。平臺(tái)的硬件電路主要包括數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)處理部分、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分和數(shù)據(jù)顯示部分。其中采集部分采用12位高速的A/D轉(zhuǎn)換芯片MAX197，數(shù)據(jù)處理部分采用32位浮點(diǎn)型DSP芯片-TMS320VC33，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分采用了大容量的FLASH芯片——K9F2808UOA，數(shù)據(jù)顯示部分采用PHILIPS公司的高亮度、寬視角的TFT彩色液晶顯示屏。 為了擴(kuò)展系統(tǒng)的通信能力，通信接口我們選擇CAN總線。軟件部分選用了頻率抽取基2FFT、分裂基FFT和實(shí)序列FFT算法，用C語(yǔ)言進(jìn)行編程。最后部分是進(jìn)行軟硬件的聯(lián)合調(diào)試，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了FFT算法實(shí)現(xiàn)。 論文結(jié)尾以實(shí)際的實(shí)驗(yàn)曲線分析驗(yàn)證了算法的正確性，同時(shí)針對(duì)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的誤差找出了原因，并提出了解決的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用浮點(diǎn)DSP實(shí)現(xiàn)FFT算法方便且有較高的實(shí)時(shí)性，可以應(yīng)用到電力系統(tǒng)諧波分析、振動(dòng)測(cè)試及鐵路檢測(cè)等各個(gè)領(lǐng)域。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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電壓空間矢量脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是一種性能優(yōu)越、易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的脈沖寬度調(diào)制方案。在常規(guī)SVPWM算法中，判定等效電壓空間矢量所處扇區(qū)位置時(shí)需要進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和反正切三角函數(shù)的運(yùn)算，計(jì)算特定電壓空間矢量作用時(shí)間時(shí)需要進(jìn)行正弦、余弦三角函數(shù)的運(yùn)算以及過(guò)飽和情況下的歸一化處理過(guò)程，同時(shí)，在整個(gè)SVPWM算法中還包含了無(wú)理數(shù)的運(yùn)算，這些復(fù)雜計(jì)算不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量計(jì)算誤差，對(duì)高精度實(shí)時(shí)控制產(chǎn)生不可忽視的影響，而且這些復(fù)雜運(yùn)算的計(jì)算量大，對(duì)系統(tǒng)的處理速度要求高，程序設(shè)計(jì)復(fù)雜，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，占用系統(tǒng)資源多。因此，從工程實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，需要對(duì)常規(guī)SVPWM算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本文提出的優(yōu)化SVPWM算法，只需進(jìn)行普通的四則運(yùn)算，計(jì)算非常簡(jiǎn)單，克服了上述常規(guī)SVPWM算法中的缺點(diǎn)，同時(shí)，采用交叉分配零電壓空間矢量，并將零電壓空間矢量的切換點(diǎn)置于各扇區(qū)中點(diǎn)的方法，達(dá)到降低三相橋式逆變電路中開(kāi)關(guān)器件開(kāi)關(guān)損耗的目的。SVPWM算法要求高速的數(shù)據(jù)處理能力，傳統(tǒng)的MCU、DSP都難以滿足其要求，而具有高速數(shù)據(jù)處理能力的FPGA/CPLD則可以很好的實(shí)現(xiàn)SVPWM的控制功能，在實(shí)時(shí)性、靈活性等方面有著MCU、DSP無(wú)法比擬的優(yōu)越性。本文利用MATLAB/Simulink軟件對(duì)優(yōu)化的SVPWM系統(tǒng)原型進(jìn)行建模和仿真，當(dāng)仿真效果達(dá)到SVPWM系統(tǒng)控制要求后，在XilinxISE環(huán)境下采用硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)輸入方法與原理圖設(shè)計(jì)輸入方法相結(jié)合的混合設(shè)計(jì)輸入方法進(jìn)行FPGA/CPLD的電路設(shè)計(jì)與輸入，建立相同功能的SVPWM系統(tǒng)模型，然后利用ISESimulator（VHDL/Verilog）仿真器進(jìn)行功能仿真和性能分析，驗(yàn)證了本文提出的SVPWM優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的可行性和有效性。
標(biāo)簽： FPGACPLD SVPWM 算法優(yōu)化
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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本文介紹了基于軟PLC(Programmable Logic Controller，可編程控制器)的嵌入式技術(shù)起源和背景，綜述了基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)點(diǎn)，最后介紹了其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的方法。 基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)分為開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)(又稱為虛擬機(jī)系統(tǒng))。本文概述了開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，其運(yùn)行于PC機(jī)的操作系統(tǒng)如Windows或者Linux等，為用戶提供一個(gè)大眾化的編程環(huán)境，它包含編輯器、編譯器、連接器、調(diào)試器和通信接口幾個(gè)部分。編輯界面友好，可以讓用戶方便的使用LD、ST和FBD三種語(yǔ)言編寫(xiě)程序，編譯器和連接器將源程序文件編譯和連接成虛擬機(jī)系統(tǒng)可執(zhí)行的目標(biāo)代碼文件；分析了開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，其中詳細(xì)描述了編譯模塊的編制過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了將指令表語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為運(yùn)行系統(tǒng)能夠識(shí)別的C/C++指令的功能；詳細(xì)地研究了梯形圖轉(zhuǎn)換為指令表語(yǔ)言，以及由指令表語(yǔ)言向梯形圖語(yǔ)言的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。調(diào)試器借助于虛擬機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)提供的服務(wù)可完成對(duì)應(yīng)用程序的調(diào)試糾錯(cuò)；討論了uCLinux操作系統(tǒng)和編譯調(diào)試技術(shù)，以及采用ModBus/TCP工業(yè)通信協(xié)議的通信接口用于開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)之間的通信。 另一方面，本文分析了虛擬機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)，它運(yùn)行于安裝了uCLinux的ARM7平臺(tái)上，包括運(yùn)行內(nèi)核模塊、系統(tǒng)管理模塊和通信接口模塊。由于uCLinux沒(méi)有MMU和本身對(duì)實(shí)時(shí)性沒(méi)有什么要求，而針對(duì)基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)要求，本文在對(duì)其進(jìn)行了uCLinux小型化研究的同時(shí)探討了雙內(nèi)核實(shí)時(shí)性方案，解決了uCLinux實(shí)時(shí)性不足的問(wèn)題。運(yùn)行內(nèi)核模塊調(diào)度和執(zhí)行應(yīng)用程序并管理時(shí)鐘。系統(tǒng)管理模塊管理系統(tǒng)狀態(tài)和內(nèi)存。通信模塊用于開(kāi)發(fā)系統(tǒng)及I/O設(shè)備通信。在此基礎(chǔ)上，對(duì)基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)試驗(yàn)將編譯的目標(biāo)代碼傳遞到基于軟PLC的嵌入式運(yùn)行系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了控制功能，驗(yàn)證了生成目標(biāo)代碼的正確性和開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的可行性，實(shí)現(xiàn)了編輯界面友好，系統(tǒng)開(kāi)放，性價(jià)比較高的軟PLC嵌入式系統(tǒng)，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，具有一定理論和應(yīng)用價(jià)值。
標(biāo)簽： PLC 軟 嵌入式系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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十多年來(lái)，隨著信息技術(shù)、電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)獲得了空前的應(yīng)用和發(fā)展。隨著嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)功能復(fù)雜度的提高、對(duì)軟件產(chǎn)品的非功能約束的特別關(guān)注以及由于市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致嵌入式軟件推出周期的縮短，都使得嵌入式軟件開(kāi)發(fā)人員面臨著嚴(yán)峻的危機(jī)和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化開(kāi)發(fā)方法已經(jīng)顯得力不從心，于是嵌入式軟件開(kāi)發(fā)人員在軟件開(kāi)發(fā)中引入了目前較為流行的“面向?qū)ο蠓椒?OO)”，．但是目前對(duì)該方法的應(yīng)用還只是停留在傳統(tǒng)的以編程為中心的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)方法上，不能很好地保證軟件復(fù)用和代碼的重用，因此難以滿足市場(chǎng)對(duì)嵌入式軟件開(kāi)發(fā)效率和開(kāi)發(fā)質(zhì)量的要求。 本課題的研究?jī)?nèi)容是應(yīng)用面向?qū)ο蠓椒ǖ目蚣芗夹g(shù)，對(duì)嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的專有結(jié)構(gòu)組件進(jìn)行封裝，創(chuàng)新性地提出了面向嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的通用實(shí)時(shí)框架ARTIC(Abstract real-time contrO1)。ARTIC框架除了具有框架的共有優(yōu)點(diǎn)一最大限度實(shí)現(xiàn)軟件重用外，最突出的是具備以下兩個(gè)特點(diǎn)： 1、功能和非功能的分離 在應(yīng)用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)時(shí)，傳統(tǒng)的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)方法關(guān)注的重點(diǎn)是軟件結(jié)構(gòu)和功能分解，、忽略了嵌入式環(huán)境下特殊的非功能性要求。為了在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能需求的同時(shí)，保證軟件系統(tǒng)的非功能性需求的實(shí)現(xiàn)，ARTIC框架引入了面向方面的思想，、把系統(tǒng)的非功能性需求從功能模塊中分離出來(lái)，為它們單獨(dú)設(shè)計(jì)組件。開(kāi)發(fā)人員在應(yīng)用該框架進(jìn)行嵌入式軟件設(shè)計(jì)時(shí)，只需要關(guān)注功能需求的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于實(shí)時(shí)性、調(diào)度等非功能需求的實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)調(diào)用ARTIC提供的時(shí)間管理模型和任務(wù)調(diào)度模型直接實(shí)現(xiàn)。 2、基于狀態(tài)機(jī)的主動(dòng)對(duì)象設(shè)計(jì)模式 根據(jù)嵌入式系統(tǒng)通常由多個(gè)控制線程組成的特點(diǎn)，應(yīng)用基于狀態(tài)機(jī)的主動(dòng)對(duì)象設(shè)計(jì)模式，把嵌入式軟件系統(tǒng)構(gòu)建成多個(gè)主動(dòng)對(duì)象的緝合。相對(duì)于傳統(tǒng)的面向?qū)ο蠓椒ǎ疚奶岢龅闹鲃?dòng)對(duì)象的最大特點(diǎn)在于：它提供對(duì)事件隊(duì)列、控制線程和表示主動(dòng)對(duì)象動(dòng)態(tài)行為狀態(tài)機(jī)等的封裝，并且該模式可以直接支持嵌入式系統(tǒng)的并行性。 ARTIC框架的應(yīng)用能夠幫助嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)人員快速地開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量的嵌入式軟件，除此之外，因?yàn)樗艘粋€(gè)微小的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS) 報(bào)包裝，在某些場(chǎng)合可以作為一個(gè)簡(jiǎn)易的RTOS使用。為了驗(yàn)證ARTIC的性能，本文將該框架應(yīng)用于硬幣搬送實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，從該系統(tǒng)的應(yīng)用中充分體現(xiàn)了ARTIC框架的優(yōu)點(diǎn)。
標(biāo)簽： 嵌入式系統(tǒng) 軟件開(kāi)發(fā)
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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