開關磁阻電機驅動系統(tǒng)(SRD)是一種新型交流驅動系統(tǒng),以結構簡單、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,應用日益廣泛.并且SRD在寬廣的調速范圍內均具有較高的效率,這一點是其它調速系統(tǒng)所不可比擬的.但開關磁阻電機(SRM)的振動與噪聲比較大,這影響了SRD在許多領域的應用.本文針對上述問題進行了研究,提出了一種新型齒極結構,可有效降低開關磁阻電機的振動與噪聲.通過電磁場有限元計算可看出,在新型齒極結構下,導致開關磁阻電機振動與噪聲的徑向力大為減小,尤其是當轉子極相對定子極位于關斷位置時,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,進而降低了開關磁阻電機的噪聲.靜態(tài)轉矩因轉子極開槽也略微減小,但對電機的效率影響不大.開關磁阻電機因磁路的飽和導致參數(shù)的非線性,又因在不同控制方式下是變結構的.這使得開關磁阻電機的控制非常困難.經(jīng)典的線性控制方法如PI、PID等方法用于開關磁阻電機的控制,效果不好.其它的控制方法如滑模變結構控制、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、變結構、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)學模型,這對于很難精確建模的開關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)、變結構的開關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)化算法通過在線調整參數(shù),達到了較好的控制效果.仿真結果證明了這一點.
上傳時間： 2013-05-16
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交流電動機是一個多變量、高階、強耦合的非線性系統(tǒng)，不象直流電機那樣易于控制轉矩，采用矢量控制技術可解決傳統(tǒng)交流調速的難題，使交流電機可以按直流電機的控制規(guī)律來進行控制，而無傳感器矢量控制技術由于可以省去速度傳感器，使相應的交流調速系統(tǒng)變得簡便、廉價和可靠，所以成為當前研究的熱點，本論文工作就是這方面的一個嘗試。 論文首先介紹了矢量控制技術的基本理論。對感應電動機在三相靜止坐標系下強耦合和互感變參數(shù)的數(shù)學模型，通過坐標變換，導出感應電機在兩相同步旋轉坐標系下的數(shù)學模型，然后將同步坐標系按轉子磁場定向，實現(xiàn)了對轉子磁鏈和轉矩的分別控制，從而可以按直流電機的控制規(guī)律來控制交流電機。 其次，論文基于同步軸系下的感應電動機電壓磁鏈方程式，提出了一種感應電動機按轉子磁場定向的矢量控制方法，利用在同步軸系中T軸電流的誤差信號實現(xiàn)對電機速度的估算，這種速度估算方法結構簡單，有一定的自適應能力。同時在該無傳感器矢量控制系統(tǒng)中，由于采用了經(jīng)典的PI調節(jié)器，使得控制系統(tǒng)更為簡單易行。 論文利用MATLAB建立了該無傳感器矢量控制系統(tǒng)的仿真模型。為提高系統(tǒng)的適應性和仿真結果的準確性，仿真模型采用了標么值系統(tǒng)，并考慮了控制周期和采樣信號周期對仿真結果的影響。討論了離散控制引起的相位補償問題，使仿真結果更接近實際工程系統(tǒng)。 最后，通過仿真進一步驗證了本文提出的無傳感器矢量控制系統(tǒng)的正確性和可行性，也證明了速度估計模型對速度估計準確，且對參數(shù)的變化有較強的魯棒性。
標簽： 無傳感器 矢量控制系統(tǒng) 速度
上傳時間： 2013-06-02
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現(xiàn)場總線技術以其先進性、實用性、可靠性、開放性等優(yōu)點，已經(jīng)成為自動化技術發(fā)展的熱點。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)作為一種開放的、具可互操作性的、徹底分散的分布式控制系統(tǒng)，已經(jīng)對傳統(tǒng)的PLC、集散控制系統(tǒng)形成了巨大的沖擊，具有廣闊的發(fā)展前景。 作為現(xiàn)場總線之一的CAN總線以其可靠性高、實時性好、價格低廉、容易實現(xiàn)等優(yōu)點，被廣泛應用于工業(yè)控制領域。與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，基于CAN總線設計的工業(yè)控制系統(tǒng)可以減少系統(tǒng)控制的復雜性，降低成本，并能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和擴展性。 本論文針對某石材加工廠的具體應用需求，在分析了CAN總線協(xié)議的基礎上，給出了工業(yè)控制網(wǎng)絡的總體解決方案，主控節(jié)點硬件設計、軟件設計，人機界面設計，以及網(wǎng)絡通訊結構模型及具體實現(xiàn)流程，完成的主要工作如下： 軟硬件平臺設計，基于ARM處理器LPC2378開發(fā)了工控網(wǎng)絡主控節(jié)點。設計了該節(jié)點的硬件電路，包括CAN總線接口電路、串行接口電路、AD、DA轉換隔離電路等。在硬件平臺上進行μC/OS-II操作系統(tǒng)移植，基于該操作系統(tǒng)編寫了各硬件模塊驅動程序，主要包括串行接口和CAN模塊的初始化、數(shù)據(jù)接收以及發(fā)送。 通訊設計，根據(jù)工業(yè)控制應用的具體需求，設計了網(wǎng)絡整體解決方案，包括網(wǎng)絡拓撲方案，通訊結構等，基于CAN總線技術規(guī)范CAN2.0B自定義了CAN總線網(wǎng)絡應用層通信協(xié)議CAN08。 人機界面設計，基于威綸MT505設計了工控網(wǎng)絡的人機界面，編程實現(xiàn)人機界面與主控節(jié)點的Modbus通訊。
標簽： ARM 現(xiàn)場總線 控制系統(tǒng) 主控
上傳時間： 2013-07-09
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比例-積分-微分（PID）是過程控制中最常用的一種控制算法。算法簡單而且容易理解，應用十分廣泛。但由于應用領域的不同，功能上差別很大，系統(tǒng)的控制要求及關心的控制對象也不相同。數(shù)字PID控制比連續(xù)PID控制更為優(yōu)越，因為計算機程序的靈活性，很容易克服連續(xù)PID控制中存在的問題，經(jīng)修正而得到更完善的數(shù)字PID算法。本文以三相全控整流橋阻性負載為實際電路，控制主電路電壓，旨在提出一種智能數(shù)字PID控制系統(tǒng)的設計思路，并給出了詳細的硬件設計及初步軟件設計思路。 PID控制系統(tǒng)采用高性能、低功耗的ARM微處理器S3C44BO作為核心處理單元，內部的10位ADC作為信號采集模塊，采用了矩陣鍵盤和640*480的液晶作為人機接口；串口作為通信模塊實現(xiàn)了上位機的監(jiān)控。采用芯片內部自帶的PWM模塊，輸出16M Hz PWM信號并經(jīng)過一階低通濾波器得到0～5V的控制信號用于觸發(fā)主電路控制器，實現(xiàn)PID整定。 軟件方面，分析和研究了uC/OSⅡ的內核源碼，實現(xiàn)了其在32位微處理器上的移植，作為管理各個子程序執(zhí)行的系統(tǒng)軟件。選用了圖形處理軟件uC/GUI用于完成LCD顯示及控制。PID算法采用了增量式數(shù)字PID算法，采用規(guī)一化算法進行參數(shù)選取。上位機部分采用了C＃語言進行編寫。另外，采用了RTC（Real Time Clock）作為系統(tǒng)時鐘，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的定時運行、定時模式切換等。在上位機上也可以方便的控制程序的執(zhí)行，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。 在論文的最后詳細的介紹了智能PID控制系統(tǒng)在三相全控橋主電路中的具體應用?？偨Y了調試中遇到的問題，對今后工作中需要進一步改善和探索的地方進行了展望。
標簽： ARM PID 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-08-01
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自動開袋機是一種比較復雜的機電一體化縫紉機械，用于加工服裝口袋，與常規(guī)手動開裁縫制口袋相比，具有高效率、高品質、高精度的優(yōu)勢，越來越受到服裝廠青睞。自動開袋機控制系統(tǒng)的研究可滿足市場對此的需求。 論文根據(jù)對自動開袋機的機械結構、電氣系統(tǒng)、縫制過程及工藝實現(xiàn)進行分析，提出一種基于ARM9處理器S3C2410和嵌入式WinCE操作系統(tǒng)的控制方案，隨后進行了硬件設計、氣動控制系統(tǒng)設計以及軟件設計。系統(tǒng)的硬件電路部分，論文根據(jù)開袋機動作要求及處理器情況，進行了最小系統(tǒng)、電源模塊、串口接口、I/O擴展接口、液晶屏顯示接口等電路設計。氣動控制系統(tǒng)部分，論文進行了滿足動作要求的氣動元件選型以及系統(tǒng)氣動回路設計。系統(tǒng)的軟件設計部分，分析了系統(tǒng)啟動代碼的實現(xiàn)方法，對WinCE操作系統(tǒng)進行定制，并基于EVC開發(fā)出應用程序(含用戶圖形界面)部分。論文最后，進行了系統(tǒng)調試工作，并對課題進行總結和展望。 論文設計的自動開袋機控制系統(tǒng)基于WinCE操作系統(tǒng)，人機界面簡潔美觀，操作方便，機器功能比較完善，性能好。在研究過程中，對傳統(tǒng)的開袋機定位方式進行改進，軟件方面考慮到優(yōu)化性設計。
標簽： ARM 自動 控制系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-04-24
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自1887年美國奧梯斯公司制造出世界上第一臺電梯以來，電梯作為一種垂直運動的升降設備，已日益成為人們生活中一項不可缺少的生活工具。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，高層建筑的不斷涌現(xiàn)，電梯的功能與種類也隨之而多樣化，同時也對電梯的穩(wěn)定性、安全性、舒適性、運行效率提出了更高的要求。 電梯控制系統(tǒng)是電梯技術的核心，它將電梯的各機械部件有機的組合起來，實現(xiàn)了電梯復雜的功能與穩(wěn)定有效的運行。隨著電子技術日新月異的發(fā)展，電梯控制系統(tǒng)經(jīng)歷了繼電器控制、可編程邏輯控制(PLC)、智能微機控制的發(fā)展歷程。本文在總結了當前電梯控制系統(tǒng)的基礎上，設計了一套基于ARM技術與工業(yè)現(xiàn)場總線CAN(控制器局域網(wǎng))的嵌入式集選型電梯控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)采用變頻變壓調速方式，可與多款變頻器相結合，并可匹配有齒輪曳引機和無齒輪永磁同步曳引機，適用于最高樓層為64層、4m/s以下電梯控制。該控制系統(tǒng)目前已成功應用在某電梯生廠家的國內、南非等電梯項目中。 論文闡述了本電梯控制系統(tǒng)的控制策略，詳細介紹了以ARM7芯片LPC2378為核心的電梯主控制器的硬件結構及其軟件設計。曳引機的速度控制是電梯控制技術的關鍵，因此為提高電梯運行時的舒適感與運行效率，文中建立了電梯運行速度曲線的數(shù)學模型，提出了根據(jù)設定時間參數(shù)與樓層間距自動生成速度曲線的計算方法。為優(yōu)化電梯起動時的舒適感，論文還討論了模糊控制技術在負載補償中的應用。此外，本文在深入闡述CANOPEN協(xié)議原理的基礎上，完成了基于CANOPEN的應用層協(xié)議設計，實現(xiàn)了電梯控制系統(tǒng)各控制器(主控制器、樓層控制器、轎廂控制器)之間實時、可靠的通信。
標簽： ARM 技術的嵌入式 電梯控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-20
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現(xiàn)代社會中相控陣雷達的應用越來越廣泛，相控陣雷達在目標識別、空間探測、雷達成像等先進技術領域的研究不斷深入。相控陣雷達的各個部分開始采用全數(shù)字化的控制方式，這對波束控制器提出了更高的技術要求：運算速度快、設備量少、數(shù)據(jù)吞吐量大、工作方式多、集成度高。為適應這些要求，結合嵌入式技術的發(fā)展，論文先介紹了相控陣雷達波控系統(tǒng)的基本功能和發(fā)展趨勢，然后闡述了波束控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，接著提出基于嵌入式ARM（Advanced RISC Machines）的雷達波束控制主控系統(tǒng)的詳細設計方案和開發(fā)調試過程，論證了基于ARM嵌入式處理器實現(xiàn)雷達波束控制主控系統(tǒng)的運算、控制、通信等功能的可行性，最后給出了波控分系統(tǒng)通常采用的幾種工程實現(xiàn)方法和其原理框圖，通過軟硬件相結合的設計滿足雷達波控系統(tǒng)對組件的控制功能，完善波控系統(tǒng)的通用化和系列化設計思想。
標簽： ARM 嵌入式 雷達 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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目前在各行各業(yè)中應用種類繁多的測量儀器隨著儀器性能指標要求的逐漸提升以及功能的不斷拓展，對儀器控制系統(tǒng)的實時性和集成化程度等性能的要求也越來越高。目前發(fā)展的趨勢是開放式、集成度向芯片級靠攏的高實時性儀器。針對目前傳統(tǒng)的系統(tǒng)設計存在著功能簡單、速度慢、實時性差、對數(shù)據(jù)的再加工處理能力極為有限等問題，本文根據(jù)課題需要提出了一種基于ARM+FPGA架構的高速實時數(shù)據(jù)采集嵌入式系統(tǒng)方案，應用在小功率半導體測量儀器上。方案采用三星S3C2410的ARM處理器進行管理控制，處理數(shù)據(jù)，界面顯示；Altera公司的Cyclone系列的1C12 FPGA器件用來進行高速數(shù)據(jù)采集，提高了系統(tǒng)的實時性和集成化程度。 本文首先給出了ARM+FPGA架構的總體設計。硬件方面，簡要討論了ARM處理器的特點和優(yōu)勢，F(xiàn)PGA在高速采集和并行性上的優(yōu)勢，給出了硬件的總體結構和主要部件及相關接口。軟件方面，研究了基于嵌入式Linux的嵌入式系統(tǒng)的構建和BootLoader的啟動以及內核和根文件系統(tǒng)的結構，構建了嵌入式Linux系統(tǒng)包括建立交叉開發(fā)環(huán)境，修改移植BootLoader和裁減移植Linux內核，并且根據(jù)課題實際需要精簡建立了根文件系統(tǒng)。 為了滿足測量儀器的實時性，設計了ARM與FPGA的高速數(shù)據(jù)采集接口。進行了FPGA內部與ARM接口相關部分的硬件電路設計；通過分析ARM與FPGA內部時序的差異，針對ARM與FPGA內部FIFO時序不匹配的問題，解決了測量儀器中高速數(shù)據(jù)采集與處理速度不匹配的問題。接著，通過研究Linux設備驅動基本原理和驅動程序的開發(fā)過程，設計了Linux下的FPGA數(shù)據(jù)采集接口驅動程序，并且實現(xiàn)了中斷傳輸。使得FPGA芯片通過高效可靠的驅動程序可以很好的與ARM進行通訊。 最后為了方便用戶操作，進行了人機交互系統(tǒng)的設計。為了降低成本和提高實用性利用FPGA芯片剩余的資源實現(xiàn)了對PS/2鍵盤鼠標接口的控制，應用到系統(tǒng)中，大大提高了人機交互能力；通過比較分析目前比較流行的幾種嵌入式GUI圖形設計工具的優(yōu)缺點，結合課題的實際情況選擇了MiniGUI作為課題圖形界面的開發(fā)。根據(jù)具體要求設計了適合測量儀器方面上使用的人機交互界面，并且移植到了ARM平臺上，給測量儀器的使用提供了更好的交互操作。 本課題完成了嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境的建立，針對課題實際硬件電路設計修改移植了bootloader，裁減移植了內核以及根文件系統(tǒng)的建立；設計了FPGA內部硬件電路，解決了接口中ARM與FPGA時序不匹配的問題，實現(xiàn)了ARM與FPGA之間的高速數(shù)據(jù)采集；設計了高速采集接口在嵌入式Linux下的驅動程序以及中斷傳輸和應用程序；合理設計了適合測量儀器使用的人機交互界面，并巧妙設計了PS/2鍵盤鼠標接口，進一步提高了交互操作。
標簽： ARMFPGA 嵌入式系統(tǒng)設計 測量儀器
上傳時間： 2013-06-21
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課題分析了目前國內外減搖鰭控制技術的發(fā)展與現(xiàn)狀，重點講述了基于ARM處理器的減搖鰭控制器的功能設計與實現(xiàn)方案。 減搖鰭是一種由微機控制的自動化程度很高的船舶減搖裝置。減搖鰭控制系統(tǒng)根據(jù)人為輸入的信號和來自鰭本身的反饋信號，及時輸出不同的控制指令，控制鰭轉動到期望的角度，達到減小船舶橫搖的目的。但目前大多數(shù)的減搖鰭控制器使用單片機作為主處理器或者以工控機為基礎開發(fā)而來的，前者集成度不高，穩(wěn)定性也不好，而后者成本較高。因此，課題設計了一款新型的基于ARM嵌入式處理器的嵌入式減搖鰭控制器，解決了上述問題。 該系統(tǒng)主要由硬件平臺和軟件平臺兩部分組成。硬件平臺主要包括基于飛利浦公司的LPC2290的控制器核心電路和輔助實現(xiàn)控制的驅動電路；軟件平臺主要是基于ARM的軟件，包括啟動代碼和應用程序；為實現(xiàn)系統(tǒng)的可靠運行，同時也采取了一些保證系統(tǒng)可靠性的措施。 目前，減搖鰭系統(tǒng)大多采用基于力矩對抗原理的PID控制器。由于船舶橫搖運動的非線性、復雜性、時變性以及海況的不確定性，經(jīng)典PID控制很難獲得令人滿意的控制效果。因此，如何實現(xiàn)PID參數(shù)的自整定就顯得猶為重要。模糊控制事先不需要獲知對象的精確數(shù)學模型，而是基于人類的思維以及經(jīng)驗，用語言規(guī)則描述控制過程，并根據(jù)規(guī)則去調整控制算法或控制參數(shù)。本論文將模糊控制與PID控制相結合，實現(xiàn)了無須精確的對象模型，只須將操作人員和專家長期實踐積累的經(jīng)驗知識用控制規(guī)則模型化，然后用模糊推理在線辨識對象特征參數(shù)，實時改變控制策略，便可對PID參數(shù)實現(xiàn)最佳調整。 研究結果表明：采用該控制手段能較好的滿足設計要求，開發(fā)的嵌入式減搖鰭控制系統(tǒng)具有設計合理、集成度高、性價比高、性能優(yōu)越、抗干擾能力強、穩(wěn)定性好、實時性高等優(yōu)點。同時能夠適應減搖鰭控制系統(tǒng)智能化的發(fā)展趨勢，所以該減搖鰭控制器具有很好的使用價值及意義。
上傳時間： 2013-06-06
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本文以太陽能割草機器人為研究對象，以經(jīng)濟實用為研究目標，主要研究了太陽能割草機器人的定位行走、能量管理、基于ARM的控制硬件構成和軟件設計以及嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構建等關鍵技術。 全區(qū)域覆蓋路徑規(guī)劃一直是智能割草機研究的一個難點，本課題從相對定位入手，提出了一種以基站為參考原點建立全局坐標的方法，其為路徑規(guī)劃提供了準確的定位，消除了在路徑規(guī)劃過程中誤差的積累。根據(jù)太陽能電池板及蓄電池混合供能的特點設計了能量的人工智能決策系統(tǒng)-Agent反應型決策系統(tǒng)，為能量的供應提供了優(yōu)化的決策算法?？刂葡到y(tǒng)是體現(xiàn)太陽能割草機器人智能化水平的關鍵部分，根據(jù)應用要求，結合結構簡單實用的理念，設計了太陽能割草機器人基于ARM中心控制模塊、電機控制模塊、傳感器系統(tǒng)以及定位系統(tǒng)模塊的硬件部分。在硬件設計的基礎上設計了操作系統(tǒng)以及嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并給出了每個模塊具體的算法。 本文主要研究的太陽能割草機器人控制系統(tǒng)，提供了一套低成本、切實可行的設計方案，具有一定的理論意義和實用價值。
標簽： ARM 太陽能 機器人 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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