隨著大功率開(kāi)關(guān)器件、集成電路及高性能的磁性材料的進(jìn)步，采用電子換相原理工作的無(wú)刷直流電機(jī)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)既具有交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，又具備直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率高、無(wú)勵(lì)磁損耗及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)今國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用同益普及。 普通無(wú)刷直流電機(jī)存在著轉(zhuǎn)子位置傳感器，當(dāng)電機(jī)尺寸較小時(shí)轉(zhuǎn)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(dǎo)致系統(tǒng)可靠性變差，所以在一些小型，輕載啟動(dòng)條件下，無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)就成為理想選擇，并具有廣闊的發(fā)展前景。 同時(shí)隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，微處理器越來(lái)越多的用在控制系統(tǒng)中。許多復(fù)雜但有效的算法越來(lái)越多的用于電機(jī)控制當(dāng)中。但是在無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)，應(yīng)用時(shí)往往需要精確的速度控制，尤其在高速運(yùn)行場(chǎng)合，對(duì)信號(hào)反饋控制靈敏度的要求更為嚴(yán)格，并且算法也比較復(fù)雜。傳統(tǒng)的微處理器如 5l、96系列在實(shí)現(xiàn)對(duì)其的控制時(shí)，由于本身指令功能不強(qiáng)，乘除法所用周期過(guò)多，外圍電路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度慢，資源相對(duì)較少，使其不能很好的完成對(duì)無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)的控制。美國(guó)TI公司專門(mén)為電機(jī)的數(shù)字化控制設(shè)計(jì)的16位定點(diǎn)DSP控制器 TMS320X240集DSP的信號(hào)高速處理能力及適用于電機(jī)控制的優(yōu)化的外圍電路于一體，可以為高性能，復(fù)雜傳動(dòng)控制提供可靠高效的信號(hào)處理與控制硬件。本論文所研究的無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)DSP控制系統(tǒng)即為滿足這一需要而設(shè)計(jì)的。 本論文首先對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)及其無(wú)位置傳感器控制的基本原理以及DSP芯片 TMS320F240進(jìn)行了必要的介紹，并且對(duì)基于反電勢(shì)檢測(cè)法的DSP實(shí)現(xiàn)作了詳細(xì)的分析，包括對(duì)反電勢(shì)檢測(cè)及其相位實(shí)時(shí)修正方法，電機(jī)換流的實(shí)現(xiàn)，速度、電流雙閉環(huán)控制算法，電機(jī)的啟動(dòng)分析，正反轉(zhuǎn)控制，速度的調(diào)節(jié)，制動(dòng)、保護(hù)等都做了——詳細(xì)論述。本論文還對(duì)控制系統(tǒng)的控制及功率部分硬件作了詳細(xì)的分析。最后本論文對(duì)軟件的具體實(shí)現(xiàn)作了具體的闡述。 根據(jù)本論文所述的設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)的無(wú)刷電機(jī)無(wú)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(shù)不僅使系統(tǒng)獲得了高精度，高可靠性，還簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，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(diǎn)。
標(biāo)簽： DSP 無(wú)刷直流電機(jī) 無(wú)位置傳感器
上傳時(shí)間： 2013-05-28
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傳統(tǒng)的直流電機(jī)一直在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，但由于其本身固有的機(jī)械換向器和電刷導(dǎo)致電機(jī)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(qū)動(dòng)電機(jī)。隨著電力電子技術(shù)和微控制技術(shù)的迅猛發(fā)展而成熟起來(lái)的直流無(wú)刷電機(jī)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(diǎn)，從而使其極有希望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流電機(jī)成為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主流。 模糊控制器具有魯棒性好、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。論文提出了基于轉(zhuǎn)速環(huán)模糊邏輯控制理論的直流無(wú)刷電機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，保證了伺服控制系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜動(dòng)態(tài)特性，因而滿足更多應(yīng)用場(chǎng)合的需要。 論文具體包括以下幾個(gè)部分工作： 首先，從電機(jī)本體和控制角度出發(fā)，闡述了直流無(wú)刷電機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中需要解決的關(guān)鍵性問(wèn)題：電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。詳細(xì)分析了電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)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(zhuǎn)矩脈動(dòng)。 其次，本文對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理進(jìn)行了詳盡的分析，建立了三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。并利用MATLAB/SIMULINK軟件建立了三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)仿真模型。仿真模型采樣的是電機(jī)控制系統(tǒng)中常用的雙環(huán)系統(tǒng)(轉(zhuǎn)速—電流雙閉環(huán)控制)。為了提高系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)特性，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子位置通過(guò)直流無(wú)刷電機(jī)感應(yīng)電勢(shì)檢測(cè)，仿真結(jié)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(shè)計(jì)了伺服系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)圖。以TI公司生產(chǎn)的TMS320LF2407數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)作為整個(gè)控制電路的核心芯片，一臺(tái)40w的直流無(wú)刷電機(jī)作為被控對(duì)象，完成了伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制。 最后，對(duì)未來(lái)的工作給予了展望，并對(duì)全文的內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)。
標(biāo)簽： DSP 直流無(wú)刷電機(jī) 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文對(duì)超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。全文主要內(nèi)容如下：系統(tǒng)介紹了超聲波電機(jī)的特點(diǎn)、研究歷史和主要應(yīng)用，概述了超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀。在介紹壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)與壓電振子諧振特性的基礎(chǔ)上，闡述了超聲波電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理及調(diào)速原理。介紹了環(huán)狀行波型超聲波電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理。研制了基于DSP的超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，為超聲波電機(jī)控制技術(shù)的研究提供了一個(gè)通用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過(guò)光電編碼器檢測(cè)超聲波電機(jī)的速度，研制了利用速度反饋來(lái)進(jìn)行頻率調(diào)整的頻率跟蹤控制器，實(shí)現(xiàn)了采用頻率P調(diào)節(jié)的超聲波電機(jī)速度穩(wěn)定性控制。實(shí)現(xiàn)了大外徑(80mm)環(huán)狀行波型超聲波電機(jī)的高精度位置檢測(cè)。研制了基于DSP的超聲波電機(jī)位置控制系統(tǒng)，完成了采用相位差P控制方案進(jìn)行精密定位控制的實(shí)驗(yàn)研究。
標(biāo)簽： 超聲波 電機(jī) 動(dòng)控制
上傳時(shí)間： 2013-05-21
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超級(jí)電容器是一種介于電池和靜電電容之間的新型儲(chǔ)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(duì)環(huán)境無(wú)污染、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，有希望成為21世紀(jì)的新型綠色能源。 設(shè)計(jì)了一個(gè)主回路以BUCK降壓電路為主，控制回路以單片機(jī)89C51為核心的超級(jí)電容器充放電測(cè)試系統(tǒng)，用于測(cè)試超級(jí)電容器充放電性能。本系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)超級(jí)電容器的端電壓、電流和溫度，并將采集到的信號(hào)由ADC0809轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，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(hào)，調(diào)整PWM的輸出值，控制BUCK轉(zhuǎn)換電路中MOSFET功率開(kāi)關(guān)的占空比，從而改變輸出直流電壓的大小，實(shí)現(xiàn)恒流控制。超級(jí)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(shí)調(diào)整充電電流大小，避免過(guò)充電造成超級(jí)電容器損害。在其控制方法和實(shí)現(xiàn)手段上，主要通過(guò)單片機(jī)的設(shè)定值與實(shí)測(cè)值的比較來(lái)控制電路的輸出，也可以通過(guò)模糊控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，并用MATLAB進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，仿真結(jié)果證明采用模糊控制能夠取得更好的效果。在整個(gè)系統(tǒng)的保護(hù)功能方面，采用了過(guò)壓、過(guò)流以及過(guò)熱等的保護(hù)方法，實(shí)現(xiàn)軟硬件對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)。 利用本測(cè)試系統(tǒng)可以對(duì)超級(jí)電容器進(jìn)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(duì)電容器充電狀態(tài)的不同，適時(shí)給予不同的充電電流，不至于發(fā)生大電流過(guò)充造成超級(jí)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(shè)計(jì)中所采取了一些抗干擾措施，可以有效地預(yù)防一些干擾帶來(lái)的誤差，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
標(biāo)簽： 超級(jí)電容器 恒流 測(cè)試電源
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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玻璃磨邊機(jī)這項(xiàng)技術(shù)國(guó)外在上世紀(jì)九十年代末期發(fā)展起來(lái)；但設(shè)備價(jià)格比較昂貴。而國(guó)產(chǎn)機(jī)尚處于起步階段。根據(jù)玻璃深加工企業(yè)的實(shí)際需要，本課題設(shè)計(jì)和完成了這種高精度的玻璃磨邊設(shè)備。 本文主要研究了步進(jìn)電機(jī)、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(jī)上的應(yīng)用。介紹了步進(jìn)電機(jī)、變頻器、光電編碼器和可編程控制器的功能、特點(diǎn)。通過(guò)PLC、步進(jìn)電機(jī)、變頻器、編碼器組成的控制系統(tǒng)來(lái)對(duì)玻璃加工進(jìn)行控制。該系統(tǒng)在控制精度上基本達(dá)到了生產(chǎn)的需要。這里采用該系統(tǒng)來(lái)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(shè)計(jì)了PLC程序來(lái)對(duì)其進(jìn)行控制，而且進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。其間，還采取一些辦法解決了一些干擾問(wèn)題，也掌握了實(shí)際選型的有關(guān)知識(shí)。本文還介紹了人機(jī)界面的主要設(shè)計(jì)參數(shù)。 本文對(duì)玻璃直線雙邊磨邊機(jī)電氣控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了綜合性論述對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)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(shè)計(jì)方案。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案，本文對(duì)位置控制的方法進(jìn)行分析和研究，給出了玻璃直線雙邊磨邊機(jī)電氣控制系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案；對(duì)變頻器和光電編碼器的原理進(jìn)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(jī)的夾持梁升降系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)控制；工作臺(tái)開(kāi)合控制系統(tǒng)采用變頻調(diào)速閉環(huán)控制，光電編碼器測(cè)量開(kāi)合位置，反饋給PLC，對(duì)開(kāi)合系統(tǒng)進(jìn)行慢速開(kāi)合，以提高定位精度，降低了開(kāi)發(fā)成本。 本文還對(duì)采用可編程控制器作為下位機(jī)現(xiàn)場(chǎng)控制進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)。詳細(xì)介紹了PLC的軟件設(shè)計(jì)，包括主程序，初始化程序，開(kāi)合機(jī)構(gòu)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(jī)與下位機(jī)的通信處理方法。
上傳時(shí)間： 2013-06-04
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本文系統(tǒng)地論述了應(yīng)用單片機(jī)開(kāi)發(fā)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)二維運(yùn)動(dòng)控制器的方法。該二維運(yùn)動(dòng)控制器的樣品已經(jīng)研制出來(lái)，經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行測(cè)試，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，既能實(shí)現(xiàn)兩軸獨(dú)立運(yùn)動(dòng)控制，又能靈活方便地進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。由于控制軟件對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用了適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)調(diào)速方案，使得電機(jī)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有失步現(xiàn)象，運(yùn)行平穩(wěn)，定位精度高，重復(fù)定位性好。 本文所完成的主要工作有：(1)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的研究。(2)系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)。(3)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。單片機(jī)的選擇、串行通信等電路設(shè)計(jì)。(4)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該控制器重點(diǎn)在于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路硬件與控制軟件的設(shè)計(jì)，以及上下位機(jī)串口通信的實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)的控制環(huán)節(jié)由AT89S52單片機(jī)和環(huán)形分配器PMM8713構(gòu)成，單片機(jī)采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)的串口通信與上位機(jī)進(jìn)行通信，利用PMM8713產(chǎn)生步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行和正反轉(zhuǎn)的控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)采用UC3842實(shí)現(xiàn)恒流驅(qū)動(dòng)，給出特定的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)功率管進(jìn)行開(kāi)通和關(guān)斷，使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按照規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)行。軟件部分由上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件共同組成。上位機(jī)軟件用Visual Basic編制，界面友好，下位機(jī)軟件用單片機(jī)匯編語(yǔ)言編制。上位機(jī)輸入的指令經(jīng)編譯生成相應(yīng)的目標(biāo)代碼并通過(guò)計(jì)算機(jī)串口發(fā)送到下位機(jī)中。下位機(jī)的功能：一是接收來(lái)自上位機(jī)的數(shù)據(jù)和命令；二是根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的命令執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作；三是向上位機(jī)發(fā)送有關(guān)提示信息。 該控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)方面具有如下特點(diǎn)： 1.采用內(nèi)部時(shí)鐘方式產(chǎn)生步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)脈沖，而沒(méi)有采用高速脈沖發(fā)生器等外部方式，用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而降低硬件成本。 2.硬件設(shè)計(jì)方面，盡可能地選擇了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的電路，從而提高了設(shè)計(jì)的成功率和結(jié)構(gòu)的靈活性。 3.盡可能選用了功能強(qiáng)、集成度高、通用性好、市場(chǎng)貨源充足的電路或芯片。 控制器硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，控制可靠，功能強(qiáng)大，使用方便，因而具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： 醫(yī)療器械 二維 運(yùn)動(dòng)控制
上傳時(shí)間： 2013-05-16
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隨著焊接技術(shù)、控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于數(shù)字化焊機(jī)系統(tǒng)的研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)，本文開(kāi)展了對(duì)數(shù)字化IGBT逆變焊機(jī)控制系統(tǒng)的研究工作，設(shè)計(jì)了數(shù)字化逆變焊機(jī)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(jī)”的概念，分析了數(shù)字化焊機(jī)較傳統(tǒng)的焊機(jī)的優(yōu)勢(shì)，然后結(jié)合當(dāng)前數(shù)字化焊機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展形勢(shì)，針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的特點(diǎn)，闡明了進(jìn)行本課題研究的必要性和研究?jī)?nèi)容。文章隨后列出了整個(gè)數(shù)字化逆變焊機(jī)的設(shè)計(jì)思路和方案，簡(jiǎn)要介紹了數(shù)字信號(hào)處理器(DSP-Digital SignalProcessing)的特點(diǎn)，較為詳細(xì)地解釋了以DSP為核心的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程。根據(jù)弧焊電源控制的要求，選擇了控制器的DSP型號(hào)。 逆變焊機(jī)的主電路采用輸出功率較大的IGBT全橋式逆變結(jié)構(gòu)(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(jiǎn)略介紹了主電路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及元件的選型和參數(shù)的計(jì)算，并對(duì)所設(shè)計(jì)的主電路進(jìn)行了Matlab計(jì)算機(jī)仿真研究。 在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用TI(美國(guó)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(diǎn)，為弧焊逆變器控制系統(tǒng)真正實(shí)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(hù)模塊、鍵盤(pán)與顯示模塊等主要模塊的作用下對(duì)整個(gè)焊接電源進(jìn)行了實(shí)時(shí)的閉環(huán)控制與焊接過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。控制電路采用脈寬調(diào)制方式(PWM)進(jìn)行輸出控制，即：控制IGBT的導(dǎo)通時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)焊機(jī)輸出功率與輸出特性的控制。設(shè)計(jì)了專門(mén)的“分頻電路”，DSP輸出的控制脈沖經(jīng)過(guò)“分頻電路”分成兩路后，再經(jīng)IGBT專用驅(qū)動(dòng)模塊M57959L，進(jìn)行功率放大后，觸發(fā)IGBT。DSP對(duì)輸出電流和電弧電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，采用離散的PI控制算法計(jì)算后，輸出相應(yīng)的控制量來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)IGBT驅(qū)動(dòng)脈沖的脈寬，進(jìn)而調(diào)制輸出電流，達(dá)到控制焊機(jī)輸出的目的。 經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，得到了相應(yīng)的輸出電壓電流波形、PWM波形和IGBT門(mén)極驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)波形，該控制系統(tǒng)基本符合逆變焊機(jī)的工作要求。 最后，在對(duì)本文做簡(jiǎn)要總結(jié)的基礎(chǔ)上，對(duì)于本逆變焊機(jī)的進(jìn)一步完善工作提出了建議，為數(shù)字化焊機(jī)控制系統(tǒng)今后更加深入的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor簡(jiǎn)稱USM)是八十年代發(fā)展起來(lái)的新型微電機(jī)。本文針對(duì)超聲波電機(jī)及其控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),以我國(guó)研究技術(shù)相對(duì)比較成熟并有產(chǎn)業(yè)化前景的行波超聲波電機(jī)(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡(jiǎn)稱TUSM)的伺服控制技術(shù)為研究對(duì)象,以直徑60mm的行波超聲波電機(jī)TUSM60為研究實(shí)例,在特性測(cè)試、動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能分析,辨識(shí)模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實(shí)現(xiàn)等方面展開(kāi)研究。本論具體的研究?jī)?nèi)容為： 在分析超聲波電機(jī)研究歷史和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合國(guó)內(nèi)外超聲波電機(jī)特別是行波超聲波電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),重點(diǎn)論述了行波超聲波電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的研究進(jìn)展。 介紹行波超聲波電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),并從該電機(jī)的主要理論基礎(chǔ)--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(jī)定子質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程.并結(jié)合定轉(zhuǎn)子摩擦接觸特點(diǎn),分析了行波超聲波電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理。 根據(jù)對(duì)行波超聲波電機(jī)測(cè)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(jī)高性能測(cè)試控制平臺(tái)。其中控制核心采用了雙DSP結(jié)構(gòu),可以在對(duì)行波超聲波電機(jī)進(jìn)行控制的同時(shí),將必要的參數(shù)讀取出來(lái)進(jìn)行分析和研究。為行波超聲波電機(jī)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(chǔ)。 對(duì)電機(jī)的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行的測(cè)試,可以分析驅(qū)動(dòng)頻率、電壓以及相位差等調(diào)節(jié)量對(duì)電機(jī)輸出的影響。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)行波超聲波電機(jī)的調(diào)節(jié)方式、控制算法選擇方面進(jìn)行分析,并得到相應(yīng)結(jié)論。 通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的總結(jié)和歸納,利用系統(tǒng)辨識(shí)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(jī)工作范圍內(nèi),辨識(shí)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(jìn)行二維或三維擬合,可以得到一個(gè)關(guān)于行波超聲波電機(jī)傳遞函數(shù)的模型。辨識(shí)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(yàn)證等提供了行之有效的手段。 在對(duì)行波超聲波電機(jī)的速度控制、位置控制展開(kāi)的研究中.首先利用遺傳算法對(duì)常規(guī)PI恒轉(zhuǎn)速控制的控制參數(shù)整定及修正方法進(jìn)行了研究；利用神經(jīng)元的在線自學(xué)習(xí)能力,研究和設(shè)計(jì)單神經(jīng)元PID-PI轉(zhuǎn)速控制器,提高控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)非線性和時(shí)變性的適應(yīng)能力；為了消除在伺服控制中,單一調(diào)節(jié)量(驅(qū)動(dòng)頻率)情況下,低轉(zhuǎn)速的跳躍問(wèn)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(duì)控制方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證；在位置控制中,利用轉(zhuǎn)速控制研究的結(jié)果,研究和設(shè)計(jì)了位置--速度雙環(huán)(串級(jí))控制器,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)高精度位置伺服控制。 通過(guò)對(duì)已有控制系統(tǒng)的改進(jìn)和簡(jiǎn)化,設(shè)計(jì)和研制了具有實(shí)用化價(jià)值行波超聲波電機(jī)控制器：并將研究成果應(yīng)用于針對(duì)核磁成像設(shè)備而設(shè)計(jì)的行波超聲波電機(jī)隨動(dòng)控制系統(tǒng)中,同時(shí)嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺(tái)。
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中，永磁同步電機(jī)(PMSM)由于其良好的性能，正得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。永磁同步電機(jī)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(fù)雜、或者性能不理想，等等。因此，針對(duì)實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)合，開(kāi)發(fā)出性能價(jià)格比優(yōu)越的控制器系統(tǒng)是非常有價(jià)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(yùn)用低成本策略、較優(yōu)的軟件算法設(shè)計(jì)出雙閉環(huán)控制器系統(tǒng)，在低成本傳感器條件下實(shí)現(xiàn)了永磁同步電機(jī)正弦波驅(qū)動(dòng)控制。 本文根據(jù)永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)定向下的空間矢量數(shù)學(xué)模型，對(duì)其控制所需的位置、速度和電流參數(shù)展開(kāi)分析。提出了基于離散位置信號(hào)進(jìn)行位置預(yù)估的原理，并分析了復(fù)雜工況下位置信號(hào)的矯正問(wèn)題。利用BLDC方式與SVPWM方式的轉(zhuǎn)換，解決了肩動(dòng)過(guò)程中永磁同步電機(jī)脈動(dòng)和失步問(wèn)題。分析了基于英飛凌XC164CM單片機(jī)系統(tǒng)直流側(cè)電阻采樣計(jì)算相電流原理。設(shè)計(jì)了基于英飛凌XC164CM單片機(jī)的控制系統(tǒng)，外圍功率驅(qū)動(dòng)電路以及過(guò)電流保護(hù)等電路。編制了基于離散位置信號(hào)的永磁同步電機(jī)電壓空間矢量(SVPWM)控制策略的C語(yǔ)言程序，完成了軟件和系統(tǒng)的調(diào)試。 最后，進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)論證，并取得了理想的效果。
標(biāo)簽： 離散 信號(hào) 永磁同步電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文的主要工作是設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)了用于機(jī)床主軸直接驅(qū)動(dòng)的全數(shù)字化永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)，并利用該平臺(tái)進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性。 首先，詳細(xì)闡述了坐標(biāo)變換理論，根據(jù)永磁同步電動(dòng)機(jī)的本體結(jié)構(gòu)推導(dǎo)了其在各坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，深入研究了永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制原理和id=0控制策略，此外對(duì)空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的基本原理和特性進(jìn)行了研究。 其次，采用MATLAB軟件建立了電機(jī)系統(tǒng)的仿真模型。整個(gè)仿真系統(tǒng)包括PMSM模塊、Power Module模塊、測(cè)量模塊、坐標(biāo)變換模塊、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊和SVPWM模塊等。仿真結(jié)果驗(yàn)證了矢量控制和SVPWM技術(shù)應(yīng)用于本系統(tǒng)的可行性，同時(shí)為系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 再次，為了提高系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)特性和減小轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)，采用DSP TMS320F2812為核心進(jìn)行了永磁同步電動(dòng)機(jī)全數(shù)字矢量控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件包括電流檢測(cè)、速度檢測(cè)、顯示電路、驅(qū)動(dòng)電路、主電路和系統(tǒng)保護(hù)電路等；系統(tǒng)軟件由DSP編程實(shí)現(xiàn)，采用基于id=0的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制方法，完成對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)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(shí)，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(shí)現(xiàn)以及功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)等子程序等。 最后，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上做了大量深入的實(shí)驗(yàn)研究工作，并對(duì)試驗(yàn)波形做了深入分析。結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有能夠響應(yīng)速度快，低轉(zhuǎn)速運(yùn)行平穩(wěn)和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足主軸直接驅(qū)動(dòng)要求。
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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