隨著大功率開關器件、集成電路及高性能的磁性材料的進步，采用電子換相原理工作的無刷直流電機得到了長足的發(fā)展。無刷直流電動機既具有交流電動機的結構簡單、運行可靠維護方便等一系列優(yōu)點，又具備直流電動機的運行效率高、無勵磁損耗及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點，在當今國民經(jīng)濟各個領域的應用同益普及。 普通無刷直流電機存在著轉子位置傳感器，當電機尺寸較小時轉子位置傳感器難于安裝并且維修困難，另外傳統(tǒng)的霍爾元件溫度特性不好，導致系統(tǒng)可靠性變差，所以在一些小型，輕載啟動條件下，無位置傳感器無刷直流電機就成為理想選擇，并具有廣闊的發(fā)展前景。 同時隨著微處理器技術的發(fā)展，微處理器越來越多的用在控制系統(tǒng)中。許多復雜但有效的算法越來越多的用于電機控制當中。但是在無位置傳感器無刷直流電機，應用時往往需要精確的速度控制，尤其在高速運行場合，對信號反饋控制靈敏度的要求更為嚴格，并且算法也比較復雜。傳統(tǒng)的微處理器如 5l、96系列在實現(xiàn)對其的控制時，由于本身指令功能不強，乘除法所用周期過多，外圍電路數(shù)據(jù)轉換速度慢，資源相對較少，使其不能很好的完成對無位置傳感器無刷直流電機的控制。美國TI公司專門為電機的數(shù)字化控制設計的16位定點DSP控制器 TMS320X240集DSP的信號高速處理能力及適用于電機控制的優(yōu)化的外圍電路于一體，可以為高性能，復雜傳動控制提供可靠高效的信號處理與控制硬件。本論文所研究的無位置傳感器無刷直流電機DSP控制系統(tǒng)即為滿足這一需要而設計的。 本論文首先對無刷直流電動機及其無位置傳感器控制的基本原理以及DSP芯片 TMS320F240進行了必要的介紹，并且對基于反電勢檢測法的DSP實現(xiàn)作了詳細的分析，包括對反電勢檢測及其相位實時修正方法，電機換流的實現(xiàn)，速度、電流雙閉環(huán)控制算法，電機的啟動分析，正反轉控制，速度的調(diào)節(jié)，制動、保護等都做了——詳細論述。本論文還對控制系統(tǒng)的控制及功率部分硬件作了詳細的分析。最后本論文對軟件的具體實現(xiàn)作了具體的闡述。 根據(jù)本論文所述的設計方案設計的無刷電機無位置傳感器DSP控制系統(tǒng)，可以獲得良好的速度控制性能。而且，DSP技術不僅使系統(tǒng)獲得了高精度，高可靠性，還簡化了系統(tǒng)結構，增加了系統(tǒng)的可靠性。具有控制靈活，智能水平高，參數(shù)易改等優(yōu)點。
上傳時間： 2013-05-28
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傳統(tǒng)的直流電機一直在電機驅動系統(tǒng)中占據(jù)主導地位，但由于其本身固有的機械換向器和電刷導致電機容量有限、噪音大和可靠性不高，因而迫使人們探索低噪音、高效率并且大容量的驅動電機。隨著電力電子技術和微控制技術的迅猛發(fā)展而成熟起來的直流無刷電機具有體積小、重量輕、效率高、噪音低、容量大且可靠性高的特點，從而使其極有希望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流電機成為電機驅動系統(tǒng)的主流。 模糊控制器具有魯棒性好、抗干擾能力強的優(yōu)點。論文提出了基于轉速環(huán)模糊邏輯控制理論的直流無刷電機的控制系統(tǒng)設計方案，保證了伺服控制系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜動態(tài)特性，因而滿足更多應用場合的需要。 論文具體包括以下幾個部分工作： 首先，從電機本體和控制角度出發(fā)，闡述了直流無刷電機在實際應用中需要解決的關鍵性問題：電磁轉矩脈動。詳細分析了電磁轉矩脈動產(chǎn)生的各種原因，特別是分析了相電流換向所產(chǎn)生的紋波轉矩脈動。 其次，本文對無刷直流電動機的工作原理進行了詳盡的分析，建立了三相無刷直流電動機的數(shù)學模型。并利用MATLAB/SIMULINK軟件建立了三相無刷直流電動機的控制系統(tǒng)仿真模型。仿真模型采樣的是電機控制系統(tǒng)中常用的雙環(huán)系統(tǒng)(轉速—電流雙閉環(huán)控制)。為了提高系統(tǒng)的靜動態(tài)特性，轉速外環(huán)采用模糊PI調(diào)節(jié)器，電流內(nèi)環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器。轉子位置通過直流無刷電機感應電勢檢測，仿真結果表明了該仿真模型控制系統(tǒng)與理論分析完全吻合，從而證明了模型的有效性。 然后，初步設計了伺服系統(tǒng)的實驗圖。以TI公司生產(chǎn)的TMS320LF2407數(shù)字信號處理器(DSP)作為整個控制電路的核心芯片，一臺40w的直流無刷電機作為被控對象，完成了伺服系統(tǒng)的轉速控制。 最后，對未來的工作給予了展望，并對全文的內(nèi)容進行了總結。
標簽： DSP 直流無刷電機 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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本文對超聲波電機驅動控制系統(tǒng)進行了研究。全文主要內(nèi)容如下：系統(tǒng)介紹了超聲波電機的特點、研究歷史和主要應用，概述了超聲波電機驅動控制技術的研究現(xiàn)狀。在介紹壓電陶瓷逆壓電效應與壓電振子諧振特性的基礎上，闡述了超聲波電機的運行機理及調(diào)速原理。介紹了環(huán)狀行波型超聲波電機的基本結構及工作原理。研制了基于DSP的超聲波電機驅動控制系統(tǒng)，為超聲波電機控制技術的研究提供了一個通用實驗平臺。通過光電編碼器檢測超聲波電機的速度，研制了利用速度反饋來進行頻率調(diào)整的頻率跟蹤控制器，實現(xiàn)了采用頻率P調(diào)節(jié)的超聲波電機速度穩(wěn)定性控制。實現(xiàn)了大外徑(80mm)環(huán)狀行波型超聲波電機的高精度位置檢測。研制了基于DSP的超聲波電機位置控制系統(tǒng)，完成了采用相位差P控制方案進行精密定位控制的實驗研究。
上傳時間： 2013-05-21
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超級電容器是一種介于電池和靜電電容之間的新型儲能元件，其功率密度比電池高數(shù)十倍，能量密度比靜電電容高數(shù)十倍。具有充放電速度快、對環(huán)境無污染、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，有希望成為21世紀的新型綠色能源。 設計了一個主回路以BUCK降壓電路為主，控制回路以單片機89C51為核心的超級電容器充放電測試系統(tǒng)，用于測試超級電容器充放電性能。本系統(tǒng)通過檢測超級電容器的端電壓、電流和溫度，并將采集到的信號由ADC0809轉換為數(shù)字信號，送入89C51分析處理后，再經(jīng)DAC0832輸出，調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制器TL494的電壓信號，調(diào)整PWM的輸出值，控制BUCK轉換電路中MOSFET功率開關的占空比，從而改變輸出直流電壓的大小，實現(xiàn)恒流控制。超級電容器充電方法采用分階段恒流充電，依照充電狀態(tài)的不同，適時調(diào)整充電電流大小，避免過充電造成超級電容器損害。在其控制方法和實現(xiàn)手段上，主要通過單片機的設定值與實測值的比較來控制電路的輸出，也可以通過模糊控制技術來實現(xiàn)，并用MATLAB進行了仿真實驗，仿真結果證明采用模糊控制能夠取得更好的效果。在整個系統(tǒng)的保護功能方面，采用了過壓、過流以及過熱等的保護方法，實現(xiàn)軟硬件對系統(tǒng)的保護。 利用本測試系統(tǒng)可以對超級電容器進行恒電流充放電，其充放電曲線基本上呈現(xiàn)線性。模糊控制能針對電容器充電狀態(tài)的不同，適時給予不同的充電電流，不至于發(fā)生大電流過充造成超級電容器受損的情況，確保使用壽命。 解決了系統(tǒng)的電磁兼容，從而能夠保證系統(tǒng)能夠安全可靠地工作。在電路裝置硬件電路、軟件以及印制電路板設計中所采取了一些抗干擾措施，可以有效地預防一些干擾帶來的誤差，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
上傳時間： 2013-04-24
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玻璃磨邊機這項技術國外在上世紀九十年代末期發(fā)展起來；但設備價格比較昂貴。而國產(chǎn)機尚處于起步階段。根據(jù)玻璃深加工企業(yè)的實際需要，本課題設計和完成了這種高精度的玻璃磨邊設備。 本文主要研究了步進電機、變頻器、光電編碼器、可編程控制器和由它們組成的控制系統(tǒng)在玻璃直線磨邊機上的應用。介紹了步進電機、變頻器、光電編碼器和可編程控制器的功能、特點。通過PLC、步進電機、變頻器、編碼器組成的控制系統(tǒng)來對玻璃加工進行控制。該系統(tǒng)在控制精度上基本達到了生產(chǎn)的需要。這里采用該系統(tǒng)來代替伺服系統(tǒng)，不僅降低了成本而且也滿足了企業(yè)的要求。文中還設計了PLC程序來對其進行控制，而且進行現(xiàn)場調(diào)試，達到了預期的目標。其間，還采取一些辦法解決了一些干擾問題，也掌握了實際選型的有關知識。本文還介紹了人機界面的主要設計參數(shù)。 本文對玻璃直線雙邊磨邊機電氣控制系統(tǒng)的總體設計方案進行了綜合性論述對控制系統(tǒng)進行了功能分析，闡述了系統(tǒng)的性能要求；根據(jù)控制系統(tǒng)的性能要求，提出了系統(tǒng)的總體設計方案。為了實現(xiàn)設計方案，本文對位置控制的方法進行分析和研究，給出了玻璃直線雙邊磨邊機電氣控制系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方案；對變頻器和光電編碼器的原理進行了分析，給出了變頻器與光電編碼器的選型方法。玻璃直線雙邊磨邊機的夾持梁升降系統(tǒng)采用開環(huán)控制；工作臺開合控制系統(tǒng)采用變頻調(diào)速閉環(huán)控制，光電編碼器測量開合位置，反饋給PLC，對開合系統(tǒng)進行慢速開合，以提高定位精度，降低了開發(fā)成本。 本文還對采用可編程控制器作為下位機現(xiàn)場控制進行了軟硬件設計。詳細介紹了PLC的軟件設計，包括主程序，初始化程序，開合機構控制系統(tǒng)程序，夾持梁升降控制系統(tǒng)程序，玻璃傳送控制系統(tǒng)程序及上位機與下位機的通信處理方法。
上傳時間： 2013-06-04
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本文系統(tǒng)地論述了應用單片機開發(fā)步進電動機二維運動控制器的方法。該二維運動控制器的樣品已經(jīng)研制出來，經(jīng)過實際運行測試，達到了設計要求，既能實現(xiàn)兩軸獨立運動控制，又能靈活方便地進行聯(lián)動控制。由于控制軟件對步進電動機采用了適當?shù)淖詣诱{(diào)速方案，使得電機在運動過程中沒有失步現(xiàn)象，運行平穩(wěn)，定位精度高，重復定位性好。 本文所完成的主要工作有：(1)步進電動機驅動電路的研究。(2)系統(tǒng)控制方案設計。(3)硬件系統(tǒng)設計。單片機的選擇、串行通信等電路設計。(4)軟件系統(tǒng)設計。該控制器重點在于步進電動機的驅動電路硬件與控制軟件的設計，以及上下位機串口通信的實現(xiàn)。本設計的控制環(huán)節(jié)由AT89S52單片機和環(huán)形分配器PMM8713構成，單片機采用RS-485標準的串口通信與上位機進行通信，利用PMM8713產(chǎn)生步進電動機運行和正反轉的控制信號。驅動環(huán)節(jié)采用UC3842實現(xiàn)恒流驅動，給出特定的脈沖驅動信號，驅動功率管進行開通和關斷，使步進電動機按照規(guī)定的軌跡和速度運行。軟件部分由上位機軟件和下位機軟件共同組成。上位機軟件用Visual Basic編制，界面友好，下位機軟件用單片機匯編語言編制。上位機輸入的指令經(jīng)編譯生成相應的目標代碼并通過計算機串口發(fā)送到下位機中。下位機的功能：一是接收來自上位機的數(shù)據(jù)和命令；二是根據(jù)上位機發(fā)送的命令執(zhí)行相應的動作；三是向上位機發(fā)送有關提示信息。 該控制系統(tǒng)在設計方面具有如下特點： 1.采用內(nèi)部時鐘方式產(chǎn)生步進電動機的驅動脈沖，而沒有采用高速脈沖發(fā)生器等外部方式，用軟件來實現(xiàn)，從而降低硬件成本。 2.硬件設計方面，盡可能地選擇了標準化、模塊化的電路，從而提高了設計的成功率和結構的靈活性。 3.盡可能選用了功能強、集成度高、通用性好、市場貨源充足的電路或芯片。 控制器硬件結構簡單，成本低廉，控制可靠，功能強大，使用方便，因而具有十分廣闊的應用前景。
上傳時間： 2013-05-16
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隨著焊接技術、控制技術以及計算機信息技術的發(fā)展，對于數(shù)字化焊機系統(tǒng)的研究已經(jīng)成為熱點，本文開展了對數(shù)字化IGBT逆變焊機控制系統(tǒng)的研究工作，設計了數(shù)字化逆變焊機的主電路和控制系統(tǒng)的硬件部分。 本文首先介紹了“數(shù)字化焊機”的概念，分析了數(shù)字化焊機較傳統(tǒng)的焊機的優(yōu)勢，然后結合當前數(shù)字化焊機的國內(nèi)外發(fā)展形勢，針對數(shù)字信號處理技術的特點，闡明了進行本課題研究的必要性和研究內(nèi)容。文章隨后列出了整個數(shù)字化逆變焊機的設計思路和方案，簡要介紹了數(shù)字信號處理器(DSP-Digital SignalProcessing)的特點，較為詳細地解釋了以DSP為核心的控制系統(tǒng)設計過程。根據(jù)弧焊電源控制的要求，選擇了控制器的DSP型號。 逆變焊機的主電路采用輸出功率較大的IGBT全橋式逆變結構(逆變頻率20KHz)，由輸入整流濾波電路、逆變電路、中頻變壓器、輸出整流電路和輸出直流電抗器組成。文中簡略介紹了主電路的設計要點及元件的選型和參數(shù)的計算，并對所設計的主電路進行了Matlab計算機仿真研究。 在控制系統(tǒng)的設計中，采用TI(美國德州儀器)公司的DSP(TMS320LF2407)芯片作為CPU，由于其速度快(40MHz)、精度高(16bits)等特點，為弧焊逆變器控制系統(tǒng)真正實現(xiàn)數(shù)字化提供了條件。在DSP最小系統(tǒng)、電壓電流采樣調(diào)理模塊、保護模塊、鍵盤與顯示模塊等主要模塊的作用下對整個焊接電源進行了實時的閉環(huán)控制與焊接過程的實時監(jiān)控。控制電路采用脈寬調(diào)制方式(PWM)進行輸出控制，即：控制IGBT的導通時間來實現(xiàn)焊機輸出功率與輸出特性的控制。設計了專門的“分頻電路”，DSP輸出的控制脈沖經(jīng)過“分頻電路”分成兩路后，再經(jīng)IGBT專用驅動模塊M57959L，進行功率放大后，觸發(fā)IGBT。DSP對輸出電流和電弧電壓進行實時采樣，采用離散的PI控制算法計算后，輸出相應的控制量來實時調(diào)節(jié)IGBT驅動脈沖的脈寬，進而調(diào)制輸出電流，達到控制焊機輸出的目的。 經(jīng)過實驗，得到了相應的輸出電壓電流波形、PWM波形和IGBT門極驅動的實驗波形，該控制系統(tǒng)基本符合逆變焊機的工作要求。 最后，在對本文做簡要總結的基礎上，對于本逆變焊機的進一步完善工作提出了建議，為數(shù)字化焊機控制系統(tǒng)今后更加深入的研究奠定了良好的基礎。
上傳時間： 2013-08-01
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超聲波電機(Ultrasonic Motor簡稱USM)是八十年代發(fā)展起來的新型微電機。本文針對超聲波電機及其控制技術的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,以我國研究技術相對比較成熟并有產(chǎn)業(yè)化前景的行波超聲波電機(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡稱TUSM)的伺服控制技術為研究對象,以直徑60mm的行波超聲波電機TUSM60為研究實例,在特性測試、動穩(wěn)態(tài)性能分析,辨識模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實現(xiàn)等方面展開研究。本論具體的研究內(nèi)容為： 在分析超聲波電機研究歷史和現(xiàn)狀的基礎上,結合國內(nèi)外超聲波電機特別是行波超聲波電機控制技術的發(fā)展趨勢,重點論述了行波超聲波電機及其驅動控制技術的研究進展。 介紹行波超聲波電機的基本結構,并從該電機的主要理論基礎--壓電原理、行波合成、接觸模型出發(fā),分析了行波超聲波電機定子質(zhì)點的運動方程.并結合定轉子摩擦接觸特點,分析了行波超聲波電機的運行機理。 根據(jù)對行波超聲波電機測試和高精度控制的要求,研制出基于雙DSP和FPGA的超聲波電機高性能測試控制平臺。其中控制核心采用了雙DSP結構,可以在對行波超聲波電機進行控制的同時,將必要的參數(shù)讀取出來進行分析和研究。為行波超聲波電機瞬態(tài)特性分析以及控制策略、控制算法的深入研究打下了基礎。 對電機的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性進行的測試,可以分析驅動頻率、電壓以及相位差等調(diào)節(jié)量對電機輸出的影響。在此基礎上進一步對行波超聲波電機的調(diào)節(jié)方式、控制算法選擇方面進行分析,并得到相應結論。 通過對實驗數(shù)據(jù)的總結和歸納,利用系統(tǒng)辨識中的非參數(shù)方法,建立在特定頻率條件下的近似線性模型。在行波超聲波電機工作范圍內(nèi),辨識若干組不同頻率條件下的近似線性模型,將這些模型的參數(shù)進行二維或三維擬合,可以得到一個關于行波超聲波電機傳遞函數(shù)的模型。辨識模型的建立為合理的選擇和優(yōu)化控制參數(shù),控制效果的驗證等提供了行之有效的手段。 在對行波超聲波電機的速度控制、位置控制展開的研究中.首先利用遺傳算法對常規(guī)PI恒轉速控制的控制參數(shù)整定及修正方法進行了研究；利用神經(jīng)元的在線自學習能力,研究和設計單神經(jīng)元PID-PI轉速控制器,提高控制系統(tǒng)對電機非線性和時變性的適應能力；為了消除在伺服控制中,單一調(diào)節(jié)量(驅動頻率)情況下,低轉速的跳躍問題,研究和討論了多調(diào)節(jié)量分段控制方法,并利用模糊控制對控制方法的有效性進行了驗證；在位置控制中,利用轉速控制研究的結果,研究和設計了位置--速度雙環(huán)(串級)控制器,實現(xiàn)了電機高精度位置伺服控制。 通過對已有控制系統(tǒng)的改進和簡化,設計和研制了具有實用化價值行波超聲波電機控制器：并將研究成果應用于針對核磁成像設備而設計的行波超聲波電機隨動控制系統(tǒng)中,同時嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺。
上傳時間： 2013-07-13
上傳用戶：mpquest
現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中，永磁同步電機(PMSM)由于其良好的性能，正得到越來越廣泛地應用。永磁同步電機的控制策略有很多，不同的控制策略各有千秋。有的滿足了高性能要求，但成本卻很高；有的滿足了硬件低成本要求，但軟件算法非常復雜、或者性能不理想，等等。因此，針對實際的應用場合，開發(fā)出性能價格比優(yōu)越的控制器系統(tǒng)是非常有價值的。 本課題就是基于此思想，兼顧硬件成本和軟件可行性，運用低成本策略、較優(yōu)的軟件算法設計出雙閉環(huán)控制器系統(tǒng)，在低成本傳感器條件下實現(xiàn)了永磁同步電機正弦波驅動控制。 本文根據(jù)永磁同步電機磁場定向下的空間矢量數(shù)學模型，對其控制所需的位置、速度和電流參數(shù)展開分析。提出了基于離散位置信號進行位置預估的原理，并分析了復雜工況下位置信號的矯正問題。利用BLDC方式與SVPWM方式的轉換，解決了肩動過程中永磁同步電機脈動和失步問題。分析了基于英飛凌XC164CM單片機系統(tǒng)直流側電阻采樣計算相電流原理。設計了基于英飛凌XC164CM單片機的控制系統(tǒng)，外圍功率驅動電路以及過電流保護等電路。編制了基于離散位置信號的永磁同步電機電壓空間矢量(SVPWM)控制策略的C語言程序，完成了軟件和系統(tǒng)的調(diào)試。 最后，進行了一系列的實驗論證，并取得了理想的效果。
上傳時間： 2013-04-24
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本文的主要工作是設計與開發(fā)了用于機床主軸直接驅動的全數(shù)字化永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)的軟硬件平臺，并利用該平臺進行了仿真和實驗研究，仿真和實驗結果驗證了該系統(tǒng)設計方案的可行性。 首先，詳細闡述了坐標變換理論，根據(jù)永磁同步電動機的本體結構推導了其在各坐標系下的數(shù)學模型，深入研究了永磁同步電動機的矢量控制原理和id=0控制策略，此外對空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的基本原理和特性進行了研究。 其次，采用MATLAB軟件建立了電機系統(tǒng)的仿真模型。整個仿真系統(tǒng)包括PMSM模塊、Power Module模塊、測量模塊、坐標變換模塊、電流、轉速調(diào)節(jié)模塊和SVPWM模塊等。仿真結果驗證了矢量控制和SVPWM技術應用于本系統(tǒng)的可行性，同時為系統(tǒng)平臺設計提供了理論依據(jù)。 再次，為了提高系統(tǒng)的動靜態(tài)特性和減小轉動脈動，采用DSP TMS320F2812為核心進行了永磁同步電動機全數(shù)字矢量控制系統(tǒng)的軟硬件設計。系統(tǒng)硬件包括電流檢測、速度檢測、顯示電路、驅動電路、主電路和系統(tǒng)保護電路等；系統(tǒng)軟件由DSP編程實現(xiàn)，采用基于id=0的轉子磁場定向矢量控制方法，完成對永磁同步電動機的解耦控制。速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器采用常規(guī)PI控制算法，逆變器采用SVPWM控制策略。同時，給出了系統(tǒng)各模塊的軟件流程圖，包括系統(tǒng)初始化程序、速度和電流調(diào)節(jié)程序、SVPWM的實現(xiàn)以及功率驅動保護等子程序等。 最后，在實驗平臺上做了大量深入的實驗研究工作，并對試驗波形做了深入分析。結果表明，該系統(tǒng)具有能夠響應速度快，低轉速運行平穩(wěn)和抗干擾能力強等優(yōu)點，可以滿足主軸直接驅動要求。
上傳時間： 2013-05-18
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