本文簡要介紹了無刷直流電動機的發(fā)展歷程和未來的發(fā)展趨勢。通過分析無刷直流電動機工作的基本原理和無刷直流電動機的數(shù)學模型，建立了基于Simulink的動態(tài)仿真模型。通過對無位置傳感器無刷直流電動機轉子位置檢測算法的分析和磁鏈與轉子位置的相應關系的分析，本文使用磁鏈關系函數(shù)判斷轉子位置的算法，并基于Simulink建立了算法模型進行仿真分析驗證，從仿真得到的結果可知，此位置檢測算法是可行的。 @@ 在文中進行了轉矩脈動原因分析，并對換相轉矩脈動進行補償。在低速時采用電流滯環(huán)進行補償，高速時采用單斬波調制方式進行補償。通過對三段式啟動方法的分析和結合本文所采用的轉子位置檢測算法，本文采用兩步啟動方式，通過仿真分析證明是可行的。分析了經典PID調節(jié)算法和專家PID調節(jié)算法。對傳統(tǒng)PID控制中出現(xiàn)的問題，本文把變參數(shù)PID調節(jié)算法應用到無位置傳感器無刷直流電動機控制上。并建立了仿真模型，進行仿真分析。從仿真分析的結果可知其控制性能優(yōu)于傳統(tǒng)的PID調節(jié)算法。 @@ 文中介紹了TMS320LF2407A芯片和IR2130功率集成驅動器的結構和特點。在系統(tǒng)硬件設計中以TMS320LF2407A芯片為核心，設計了控制系統(tǒng)電路、功率驅動電路、電流電壓檢測電路、功率管過電壓保護電路、啟動限流電路、轉速調節(jié)電路。 @@ 在系統(tǒng)軟件設計中，主要實現(xiàn)了電機的起停、轉子位置計算、轉速計算和轉速閉環(huán)控制的功能。用DSP實現(xiàn)脈沖調制輸出和信號采樣。 @@關鍵詞：無位置傳感器；無刷直流電動機；間接位置檢測；磁鏈關系函數(shù)
標簽： DSP 無位置傳感器 控制系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-04-24
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本文以單元機組協(xié)調控制系統(tǒng)為研究對象，在分析了協(xié)調控制系統(tǒng)特性的基礎上，總結了實際運行的協(xié)調控制系統(tǒng)中存在的問題和影響控制效果的原因。把汽包鍋爐單元機組簡化為一個具有雙輸入、雙輸出的被控對象以及做了一些合理假設的前提下對協(xié)調控制系統(tǒng)建立的動態(tài)數(shù)學模型進行分析。 從快速滿足電網負荷指令的需求，抑制各種干擾，保證機組的穩(wěn)定運行的中心任務出發(fā)，首次提出采用智能PID控制器作為汽機的主控制器，解決常規(guī)單自由度PID控制器不能兼顧目標跟蹤特性和抗干擾特性的問題，并在一定程度上解決了協(xié)調控制系統(tǒng)對鍋爐前饋回路過分依賴的問題。 針對鍋爐對象大遲延特性，利用模糊預估策略對過程的輸出進行預測。補償了鍋爐側純延遲帶來的不利影響；而且還具備了模糊控制不依賴于系統(tǒng)的數(shù)學模型，具有對系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感，對于非線性、時變時滯等特性，呈現(xiàn)出較好的魯棒性等特點，當出現(xiàn)較大的誤差時，可以把系統(tǒng)從很大的偏離中拉回來，提高了系統(tǒng)的響應速度和安全性。仿真試驗表明采用模糊預估能夠降低系統(tǒng)的超調，取得較好的控制效果。 由于單元機組中的鍋爐與汽機為強耦合系統(tǒng)，為了實現(xiàn)一對一的單一控制，決定采用神經網絡多變量解禍控制，通過仿真證明，達到了很好的解耦效果。 為了從全局上優(yōu)化系統(tǒng)的控制行為，采用模糊控制策略對鍋爐和汽機的指令進行智能化的調整和約束。根據(jù)不同的負荷階段、主要參數(shù)的變化情況及時調整有關的指令，使協(xié)調控制系統(tǒng)向著有利于全局優(yōu)化的方向調節(jié)。 本文將神經網絡、模糊控制思想引入?yún)f(xié)調控制系統(tǒng)，并在此基礎上構造神經網絡、模糊自適應控制的智能PID控制方案。通過理論分析和仿真實驗證明了這一控制方法在電廠協(xié)調控制系統(tǒng)中的實用價值，和傳統(tǒng)的PID控制比較，這種智能控制算法有效的提高了負荷的響應速率，保證了系統(tǒng)的品質，取得了很好的控制效果。
上傳時間： 2013-04-24
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本文分析了永磁同步直線電動機的運行機理與運行特性，并通過坐標變換，分別得出了電機在a—b—c，α—β、d—q坐標系下的數(shù)學模型。針對永磁同步直線電機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，將兩者相結合，設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。 在以上分析的基礎上，設計了永磁同步直線電機矢量控制系統(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，設計了與DSP的接口電路，通過M/T法實現(xiàn)對電機的測速。最后在Matlab/Simlink下建立了電機及其矢量控制系統(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)進行仿真，結果表明采用模糊PID控制具有更好的動態(tài)響應性能，能有效的抑制暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)下的推力脈動，對于負載擾動具有較強的魯棒性。
上傳時間： 2013-07-04
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隨著用戶對供電質量要求的進一步提高，模塊化UPS 并聯(lián)系統(tǒng)獲得了越來越廣泛的應用。本文以模塊化UPS為研究對象，根據(jù)電路結構，將其分為直流部分模塊化和交流部分模塊化分別進行討論。整流環(huán)節(jié)對Boost-PFC 電路進行并聯(lián)控制，實現(xiàn)直流部分的模塊化；逆變環(huán)節(jié)在瞬時電壓PID 控制的基礎上，引入了瞬時均流的并聯(lián)控制策略，實現(xiàn)交流部分的模塊化。 介紹了有源功率因數(shù)校正技術的基本原理和控制思路，分析了單管雙Boost-PFC電路的工作過程，并將其簡化等效成常規(guī)的Boost 電路進行分析和控制。根據(jù)控制系統(tǒng)的結構，分別對電流控制環(huán)和電壓控制環(huán)進行了分析，得出了電感電流主要受電流指令的影響，而輸入輸出電壓差的影響則相對比較??；輸出電壓主要受參考給定指令電壓、緩啟給定指令電壓以及輸出電流等因素的影響。根據(jù)電流環(huán)和電壓環(huán)的解析表達式，給出了并聯(lián)控制的方法及原理。 對單相電路、三相電路以及多模塊并聯(lián)電路分別進行了仿真驗證，對多模塊的并聯(lián)系統(tǒng)進行了實驗驗證。建立了單相逆變器的數(shù)學模型，并加入PID 控制器，得到了輸出電壓的解析表達式，得出逆變器輸出電壓與參考給定電壓和輸出電流有關。利用極點配置的方法得到了模擬域PID 控制器參數(shù)的計算公式，并采用后向差分法，將其轉換到數(shù)字域，得到了數(shù)字PID 控制器參數(shù)與模擬域參數(shù)的換算關系。通過實驗測試和曲線擬合的辦法，得到了實際逆變器的電路參數(shù)。通過對所設計的數(shù)字PID 控制器進行仿真和實驗，驗證了理論分析和計算。建立了PID 電壓閉環(huán)的多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)數(shù)學模型，分析得出并聯(lián)系統(tǒng)的輸出電壓主要由系統(tǒng)中各模塊的平均給定電壓決定，同時也受較高次的輸出諧波電流影響，受輸出基波電流影響相對較??；環(huán)流主要受模塊的給定電壓與系統(tǒng)平均給定電壓的偏差影響。針對環(huán)流產生的原因，提出了一種瞬時均流控制策略來減小系統(tǒng)環(huán)流對給定電壓偏差的增益，從而達到瞬時均流的目的。 對兩逆變模塊并聯(lián)的系統(tǒng)在各種工況下進行了仿真和實驗，驗證了理論分析的正確性和這種瞬時均流控制策略的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著國內交流伺服電機等硬件技術逐步成熟，高運算能力的控制芯片與電機控制技術相結合，具有高效、節(jié)能和可移植性好等特點，這樣使得交流伺服系統(tǒng)成為現(xiàn)代電機伺服驅動系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。 本文主要是基于MCU研究和設計了交流永磁電機位置伺服控制系統(tǒng)。針對三相永磁同步電機的物理方程，通過坐標轉換，在d-q旋轉坐標系下建立轉矩方程，采用Id=0的矢量控制策略，建立一套完整的全數(shù)字交流位置伺服控制系統(tǒng)。 硬件方面，采用的是瑞薩公司專用電機控制Tiny系列芯片M30262F8作為控制芯片，并由三菱公司的第三代IPM模塊PS21564實現(xiàn)功率驅動，簡化了系統(tǒng)電路，縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。由交流電流傳感器檢測三相定子繞組電流；由增量式磁性編碼器檢測永磁轉子位置，并設計一種比較快速的轉子初始檢測方法。 軟件方面，采用結構化語言C和單片機M16C匯編語言混編，實現(xiàn)了單片機初始化、三環(huán)控制、電流跟隨型PWM控制，提高編寫代碼的效率，同時保證系統(tǒng)的實時控制性能；由軟件方式實現(xiàn)經典PID控制和簡單模糊控制相結合構成“串聯(lián)校正”閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力。此外，本文對控制策略進行了研究，闡述了模糊PID控制策略；還介紹了SPWM、SVPWM和跟隨型PWM調制。 實驗結果表明，本文所設計的伺服控制系統(tǒng)能實現(xiàn)電機的啟動，調速和定位等，并能達到系統(tǒng)的性能指標。
標簽： 位置伺服 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
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工業(yè)生產過程中，時滯對象普遍存在，同時也是較難控制的，尤其是大時滯對象的控制一直都是一個難題。而很多溫度控制系統(tǒng)都是屬于大時滯系統(tǒng)，常見的智能溫度控制器雖然在溫度控制的實際應用中表現(xiàn)了比較理想的控制效果，但它仍然屬于將參數(shù)整定與系統(tǒng)控制分開處理的離線整定方法，如果工況發(fā)生變化就必須重新調整參數(shù)。針對這一問題，為了實現(xiàn)時滯系統(tǒng)參數(shù)自整定的控制，本文將神經網路控制、模糊控制和PID控制結合起來，設計了基于神經網路的模糊自適應PID控制器。 首先，本論文分析了時滯系統(tǒng)的特點，討論了幾種時滯系統(tǒng)較為成熟的常規(guī)控制算法：微分先行控制算法、史密斯預估控制算法、大林控制算法，并深入研究了它們的控制性能；并且通過仿真對這三種控制方法在溫控系統(tǒng)中的控制性能進行了比較。 其次，在分析PID參數(shù)自整定傳統(tǒng)方法的基礎上，設計了一種改進方法，并設計了相應的控制器。該控制器綜合了模糊控制、神經網絡控制和PID控制各自的長處，既具備了模糊控制簡單有效的控制作用以及較強的邏輯推理功能，也具備了神經網絡的自適應、自學習的能力，同時也具備了傳統(tǒng)PID控制的廣泛適應性。該方法不需要離線整定參數(shù)，實現(xiàn)了在線自整定參數(shù)。仿真實驗表明了該控制器對模型和環(huán)境都具有較好的適應能力和較強的魯棒性。 最后將基于神經網路的模糊自適應PID控制器應用于貝加萊PID溫控裝置，能夠出色地實現(xiàn)參數(shù)的在線自整定。理論分析、系統(tǒng)仿真、實驗結果都證實了這種控制策略能有效地減少系統(tǒng)超調量，并減少了調節(jié)時間，提高了系統(tǒng)的實時性和控制精度。
標簽： 時滯系統(tǒng) 參數(shù) 自整定控制
上傳時間： 2013-07-05
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在實際應用中，對永磁同步電機控制精度的要求越來越高。尤其是在機器人、航空航天、精密電子儀器等對電機性能要求較高的領域，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性能優(yōu)劣的重要指標。傳統(tǒng)電機系統(tǒng)通常采用PID控制，其本質上是一種線性控制，若被控對象具有非線性特性或有參變量發(fā)生變化，會使得線性常參數(shù)的PID控制器無法保持設計時的性能指標；在確定PID參數(shù)的過程中，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。實際電機系統(tǒng)具有非線性、參數(shù)時變及建模過程復雜等特點，因此常規(guī)PID控制難以從根本上解決動態(tài)品質與穩(wěn)態(tài)精度的矛盾。永磁同步電機是典型的多變量、參數(shù)時變的非線性控制對象。先進控制方法(諸如智能控制、優(yōu)化算法等)研究應用的發(fā)展與深入，為控制復雜的永磁同步電機系統(tǒng)開辟了嶄新的途徑。由于先進控制方法擺脫了對控制對象模型的依賴，能夠在處理不精確性和不確定性問題中有可處理性、魯棒性，因而將其引入永磁同步電機控制已成為一個必然的趨勢。本文根據(jù)系統(tǒng)實現(xiàn)目標的不同，選取相應的先進控制方法，并與PID控制相結合，對永磁同步電機各方面性能進行有針對性的優(yōu)化，最終使其控制精度得到顯著的提高。為達到對永磁同步電機進行性能優(yōu)化的研究目的，文中首先探討了正弦波永磁同步電機和方波永磁同步電機的運行特點及控制機理，通過建立數(shù)學模型，對相應的控制系統(tǒng)進行了整體分析。針對永磁同步電機非線性、強耦合的特點，設計了矢量控制方式下的永磁同步電機閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。結合常規(guī)PID控制，將模糊控制、遺傳算法、神經網絡和人工免疫等多種先進控制方法應用于永磁同步電機調速系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和同步傳動系統(tǒng)的控制器設計中，以滿足不同控制系統(tǒng)對電機動、靜態(tài)性能的要求以及對調速性能或跟隨性能的側重。實驗結果表明，采用先進控制方法的永磁同步電機具有較好的動態(tài)性能、抗擾動能力以及較強的魯棒性能；與傳統(tǒng)PID控制相比，系統(tǒng)的控制精度得到了明顯提高。研究結果驗證了先進控制方法應用于永磁同步電機性能優(yōu)化的有效性和實用性。
上傳時間： 2013-04-24
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基于微處理器的數(shù)字PID控制器改變了傳統(tǒng)模擬PID控制器參數(shù)整定不靈活的問題。但是常規(guī)微處理器容易在環(huán)境惡劣的情況下出現(xiàn)程序跑飛的問題，如果實現(xiàn)PID軟算法的微處理器因為強干擾或其他原因而出現(xiàn)故障，會引起輸出值的大幅度變化或停止響應。而FPGA的應用可以從本質上解決這個問題。因此，利用FPGA開發(fā)技術，實現(xiàn)智能控制器算法的芯片化，使之能夠廣泛的用于各種場合，具有很大的應用意義。 首先分析FPGA的內部結構特點，總結FPGA設計技術及開發(fā)流程，指出實現(xiàn)結構優(yōu)化設計，降低設計難度，是擴展設計功能、提高芯片性能和產品性價比的關鍵?？刂葡到y(tǒng)由四個模塊組成，主要包括核心控制器模塊、輸入輸出模塊以及人機接口。其中控制器部分為系統(tǒng)的關鍵部件。在分析FPGA設計結構類型和特點的基礎上，提出一種基于FPGA改進型并行結構的PID溫度控制器設計方法。在PID算法與FPGA的運算器邏輯映像過程中，采用將補碼的加法器代替減法器設計，增加整數(shù)運算結果的位擴展處理，進行不同數(shù)據(jù)類型的整數(shù)歸一化等不同角度的處理方法融合為一體，可以有效地減少邏輯運算部件。應用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語言相結合設計實現(xiàn)了PID控制器，用Modelsim仿真驗證了設計結果的正確性，用Synplify Pro進行電路綜合，在Quaitus Ⅱ軟件中實現(xiàn)布局布線，最后生成FPGA的編程文件。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，論文設計完成了12位模數(shù)AD轉換器、數(shù)據(jù)顯示器、按鍵等相關外圍接口電路。 將一階、純滯后、大慣性電阻爐溫作為控制對象，以EP1C3T144 FPGA為核心，構建PID控制系統(tǒng)。在采用Pt100溫度傳感器、分辨率為2℃、最大溫度控制范圍0～400℃的條件下，實驗結果表明，達到無超調的穩(wěn)定控制要求，為降低FPGA實現(xiàn)PID控制器的設計難度提供了有效的方法。
上傳時間： 2013-06-13
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生物發(fā)酵作為現(xiàn)代生物技術工業(yè)的重要組成部分，已被廣泛用于食品、制藥等各個領域，并顯示出良好的發(fā)展前景和巨大的市場潛力。但由于生物發(fā)酵過程是一種復雜的生化反應過程，控制變量眾多且相互關聯(lián)度較大，采用傳統(tǒng)控制方法難以實現(xiàn)有效控制。 因此，本文根據(jù)生物發(fā)酵的流程特點和當今國內市場的切實需要，在總結國內外相關研究的基礎上，針對非線性、時變、大滯后的發(fā)酵過程，將智能控制技術融入到了生物發(fā)酵控制系統(tǒng)中，主要對發(fā)酵過程中的溫度、PH值的控制算法進行研究，分別設計了仿人智能模糊PID控制和仿人智能模糊控制，模擬仿真和實驗分析表明，控制效果優(yōu)于傳統(tǒng)算法。 基于32位ARM架構的嵌入式微處理器以其高性能、低功耗、低成本的優(yōu)勢，得到了很好的推廣，同時國內微電子與嵌入式技術得到了迅速發(fā)展。鑒于此背景，本系統(tǒng)現(xiàn)場控制的下位機的硬件平臺采用基于S3C2410的處理器，軟件設計中采用了嵌入式Linux系統(tǒng)。同時采用了集散控制技術，實現(xiàn)一臺上位機可以同時與多臺下位機的數(shù)據(jù)通訊和遠程監(jiān)控，且下位機可以脫離上位計算機單獨對各種參數(shù)進行控制。 本文的工作重點主要包括：主要參數(shù)測量與控制、發(fā)酵過程系統(tǒng)的總體設計、嵌入式系統(tǒng)的設計。本發(fā)酵控制系統(tǒng)對發(fā)酵過程進行實時監(jiān)測、優(yōu)化操作，不僅能避免人工操作的不確定因素，提高自動化水平，而且能夠對發(fā)酵過程中主要參數(shù)進行有效控制，具有重要的現(xiàn)實意義。
標簽： ARMLinux 生物發(fā)酵 智能控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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超聲波電機(Ultrasonic motors，簡稱USM)是一種全新原理的直接驅動電機，它利用壓電陶瓷逆壓電效應激發(fā)的超聲振動作為驅動力，通過定轉子間的摩擦力來驅動轉子運動。與傳統(tǒng)的電磁電機相比，它具有低速大轉矩、無電磁干擾、動作響應快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性，在非連續(xù)運動領域、精密控制領域比傳統(tǒng)的電磁電機性能優(yōu)越得多。超聲波電機在工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設備、智能機器人等領域有廣闊的應用前景，近年來倍受科技界和工業(yè)界的重視，成為當前機電控制領域的一個研究熱點。 本文主要以行波型超聲波電機的驅動控制技術為研究對象，引入嵌入式系統(tǒng)理念，設計并制作了超聲波電機的驅動控制系統(tǒng)，并對超聲波電機的速度與定位控制做了深入的研究。本文主要研究內容及成果如下： 介紹了超聲波電機的工作原理、特點及其應用前景，總結了國內外超聲波電機驅動控制技術的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，以及今后我國超聲波電機驅動控制技術的發(fā)展方向，明確了本文的研究內容。 結合嵌入式系統(tǒng)特點及其開發(fā)方法，詳細介紹了超聲波電機嵌入式驅動控制系統(tǒng)的硬件和軟件設計過程，并總結了硬件、軟件的調試過程。最后，對所設計系統(tǒng)性能進行了實驗測試和數(shù)據(jù)分析。 采用DDS技術解決超聲波電機所需要的高頻驅動電源和數(shù)字控制的問題。本文設計的以ARM控制器為核心，頻率、相位、幅值均可調的雙通道信號發(fā)生器，具有頻率和相位差控制精度高的特點。 本文介紹了速度與位置的常用控制策略。設計并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系統(tǒng)。速度控制采用增量式PID調節(jié)，其控制策略簡單、易行，通過實驗選擇合適的參數(shù)能適應一般的控制精度要求。定位控制則采用模糊PID控制策略，該策略將模糊控制不需要精確的數(shù)學模型、收斂速度快的特點與PID簡單易行、能消除穩(wěn)態(tài)誤差的優(yōu)點相結合，改善了模糊控制器穩(wěn)態(tài)性能，使電機定位控制精度達到0.0880。
上傳時間： 2013-07-16
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