超声波电机是上个世纪八十年代逐步发展起来的新型微电机。它利用压电陶瓷逆压电效应激发的超声振动作为驱动力,通过定转子间的摩擦力来驱动转子运动。与传统的电磁马达相比,它具有低速大转矩、无电磁干扰、动作相应快、运行无噪声、无输入时能自锁等卓越特性,在非连续运动领域、精密控制领域要比传统的电磁电机性能优越得多。目前,旋转型超声波电机,尤其是环形行波型超声波电机,在工业、办公、过程自动化等领域的伺服系统中作为直接驱动执行器得到广泛的关注。 本论文主要研究并设计了用于超声波电机控制驱动的小型控制系统。其目的是针对市场需要,提供给用户一种价格较低、体积小、性能指标适中,操作简便,能够实现快速定位,速度可调节的标准的闭环控制器。 控制器的核心为MSP430F167。课题对外围检测、控制、驱动电路进行相关的研究和设计,并按照控制器的需求设计相应的软件。最后给出实验结果:系统运行稳定,速度曲线较为理想,达到了最初的设计要求。 系统总结了超声波电机的发展、特点、分类,通过与传统电磁电机的对比给出了超声波电机的广阔的应用前景。在此基础上,指出了超声波电机研究的发展方向,明确了本文的研究内容。 总结了环形行波型超声波电机的结构特点、运行机理,并在此基础上总结了环形行波型超声波电机调频、调相、调幅等控制方法以及推挽、半桥和全桥驱动逆变电路的优缺点。 本课题设计了基于超声波电机的控制驱动系统电路。首先,提出了本次设计的设计思想及目的;其次,介绍了本设计的控制器硬件电路具体设计过程以及调频调速的实现方式。然后,详细介绍了该控制系统的软件构成,包括上位机软件、下位机软件以及通讯部分。详细阐述了在本控制系统中的调速、定位原理。最后通过实验结果说明了该小型控制系统的有效性。
上传时间: 2013-07-18
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矿井高压电网多以6KV 供电为主,高压防爆开关成为了井下供电系统的最为关键的设备之一。近年来,由于煤矿开采中因电气保护失控而引发事故的增长,国家对井下供电系统的可靠性、安全性的要求越来越高,因而采用现代化新技术对矿井下高压控制设备进行技术改造和创新被提到了一个重要的高度。随着微机技术的应用与发展,以单片机为核心的高压开关智能综合保护技术,能够较好地完成对多路信号进行处理,增强和增加了保护的功能,其应用对于提高供电质量、保证人身安全、完善电网保护都具有很重要的现实意义。本文设计了一个双CPU 的保护控制系统,双CPU 结构就是采用16 位DSP(Digital SignalProcessing)芯片TMS320LF2407A 和增强型51 单片机STC89C58RD+进行分工合作并行处理,前者作为从CPU 完成各种保护功能,后者作为主CPU 完成参数的整定、显示、数据下放以及PROFIBUS 通讯扩展。既能充分利用DSP 的高速数据处理性能,提高保护动作特性; 同时,在不影响数据处理的情况下又扩展了人机界面和总线通讯功能。 本文从理论上分析了矿井高压电网中性点不接地系统的主要故障的电气特征,并有针对性地提出了零序电流方向型选择性漏电保护、相敏短路保护和绝缘监视保护,然后分析了采样原理和算法,确定了同步交流采样和全波傅立叶算法相结合的采样计算方法。此外,针对系统可能遇到的各种干扰,在硬件、软件两方面进行了抗干扰设计。最后通过试验数据验证了系统对线路故障具有可靠的动作特性。 该保护控制系统性能稳定、动作可靠,简单的按键操作和醒目的液晶显示给工作人员带来了极大方便,实现了检测、保护、控制和通讯的一体化。 本课题是围绕着天津市科技攻关立项项目“矿用高压隔爆开关智能控制系统的开发”来进行地研究。
上传时间: 2013-06-11
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励磁控制系统是同步发电机的重要组成部分,它的特性好坏直接影响电机及电力系统运行的可靠性和稳定性。 基于此,利用仿真的方式对励磁控制系统进行了研究并给出了相关结论,同时提出了一些新的控制算法,并建立了一个励磁控制系统仿真平台。 首先,从同步电机和励磁系统的模型入手,根据研究需要修改了同步电机的仿真模型,详细地介绍了检测单元、控制单元和励磁系统主回路模型,在总结普通PID调节方式不足的基础上提出了一种性能优越的非线性PID控制方式。 其次,分别在有刷和无刷励磁系统下,对普通PID、非线性PID和模糊自适应PID三种控制方式在阶跃响应和突变负载的情况下进行仿真,对输出的机端电压进行分析并得出相关结论。 除了对通用的励磁控制算法进行仿真分析外,提出了一种基于同步电机本身的励磁控制算法,这种控制方式是对励磁电流进行闭环控制,并辅以非线性的PID控制进行进行精度调节。针对这种方式,提出了两种实现方案。同样在有刷和无刷励磁系统下进行阶跃响应和突变负载的仿真分析研究。仿真测试表明,这种控制算法在控制的快速性和稳定性方面优于通用的控制方式。 最后,鉴于励磁控制系统仿真的重复性及操作的繁琐性,建立了一种基于MATLAB GUI的励磁控制仿真平台,借助此平台对SIMULINK模型操作,可以方便地实现对参数的设置与修改、模型的查看和修正、仿真的显示及相关的辅助操作等等,可以极大地简化仿真的操作过程,提高仿真的效率。另外,此平台的实现也为其它系统类型仿真界面的建立提供了重要的参考。
上传时间: 2013-04-24
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脉冲电晕法烟气脱硫脱硝技术是利用电晕放电产生的高能电子与中性分子碰撞,产生自由基和活性粒子,在有氨加入的条件下,将SO2、NOx转化为硫铵和硝铵。根据现有脉冲电晕法电源设备不能大规模工业化实践应用的缺点,设计了一种新型的高频高压交直流叠加的脱硫脱硝电源。 本文重点介绍了交、直流电源的工作原理,对电源中的串联谐振情况进行了具体的分析,交流电源采用串联负载串联谐振的工作方式,直流电源采用并联负载串联谐振的工作方式。通过变压器升压和谐振升压,可使交流电压的上升率大于200V/us,直流电压可达到上万伏。同时计算了电源的主要参数,为实验打下基础。为了进一步提高交流电压的频率,针对感性负载,采用全桥移相软开关控制策略,为开关器件提供零电压关断条件。通过理论分析、仿真及实验对软、硬开关过程及损耗进行比较,证明软开关对提高开关频率的促进作用。 为方便对交、直流电压幅值进行调节,设计了电源控制系统,采用两个数字PID控制器,能同时对二者的幅值进行控制,并以液晶和键盘作为人机交互界面,方便用户的操作。 交直流叠加的电源可以使反应器产生稳定、宽范围、有效的流光。交流电压使放电增强,产生的自由基多,氧化脱除量增加。直流基压驱使正离子和电子离开流光通道,自由基分布更广,与SO2等接触面增加,增强脱硫脱硝效果。 本文也对脱硫脱硝系统的电磁干扰情况进行分析,并采用接地、屏蔽、隔离等方法提高系统的电磁兼容性能。
上传时间: 2013-04-24
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集散控制系统(Distributing Control System,缩写DCS)是以多个微处理机为基础利用现代网络技术、现代控制技术、图形显示技术等实现对分散控制系统的调节、监视的控制技术。DCS具有功能分散,故障分散的优点,适合于上位机对多个下位机的管理和监控。本文将DCS技术应用到中央空调上,设计了中央空调的温度模糊集散控制系统。 本系统在整体结构上采用集散控制的方案。一台控制计算机(上位机)对各个空调房间的风机和水泵进行集中管理,若干台下位机下放分散到现场实现分布式控制,上位机和各个下位机之间用控制网络互连以实现相互之间的信息传递。 在控制策略上,针对被控量温度的大惯性、时变性的特点,本文设计了温度的二维模糊控制策略,该策略是基于专家和有经验的操作人员的经验进行调控的智能控制系统。模糊控制是以查询模糊控制规则表的形式实现,模糊控制表可以随着人们的经验和知识的增长日益完善。 根据总体方案,设计下位机即开关磁阻电机(SRM)控制节点和信号采集节点的软、硬件。主要工作包括SRM的就地和远程两种控制方式的实现、模/数和数/模转换器的控制、模拟电压的采集、温度传感器的选型、CAN网络通信的硬、软件,以及下位机的主程序的设计和调试等。 完成上述工作后,采用温度开环和闭环分别进行了试验。通过实验证明,所设计方案的可行性。最后对中央空调温度控制系统的运行性能进行了总结,对下一步用于该系统的研究与开发具有一定的参考价值。
上传时间: 2013-04-24
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矢量控制变频调速系统是国内当前电气传动和自动化领域研究的热点和技术攻坚的难点。矢量控制技术作为一种先进的控制策略,是在电机统一理论、机电能量转换和坐标变换理论的基础上发展起来的,具有先进性、新颖性和实用性的特点。其思想就是将异步电动机的数学模型通过坐标变换,将定子电流矢量分解为按转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制,从而实现磁通和转矩的解耦控制,以期达到独立控制电机转矩的效果。 本课题基于矢量控制的基本原理,采用TI公司最先进的电机控制专用DSP芯片TMS320F2812,开发出了一套基于转子磁链位置估计和转子速度估计的电流转速双闭环的转子磁场定向直接矢量控制变频调速系统,并实现了实际运行,初步达到了产品化的目标。主要的工作如下: (1)从电机数学模型和坐标系变换入手,采用电流转速双闭环的转子磁场定向直接矢量控制方案,深入探讨了SVPWM和矢量控制的基本原理,并完成了调速系统的功能框图; (2)基于TI公司的DSP芯片TMS320F2812和MITSUBISHI的IPM模块PM50RSA120,设计了调速系统的硬件电路,包括控制电路,驱动电路,电源电路和操作面板电路等; (3)设计了基于转子磁链位置估计和速度估计的电流转速双闭环的转子磁场定向直接矢量控制变频调速系统的软件部分,给出了调速系统的软件流程图和各子模块的具体实现; (4)采用先进的自适应Fuzzy-PI调节器来代替传统的PI调节器作为速度控制器,取得了较好的控制效果; (5)搭建了整个变频调速实验平台,进行了整机测试,给出了实验结果和结论。 该系统已经成功应用于矢量变频器成品生产中,在北京天华博实电气有限公司的变频器生产车间进行了相应的实验。实验表明,该系统具有良好的动静态性能,运行稳定,抗干扰能力强,获得用户好评,不失为一套具有先进性、新颖型、实用性的高性能变频调速系统。
上传时间: 2013-05-25
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烟叶烘烤是烟叶生产中一个非常重要的环节,为保证烟叶烘烤的质量,需要有效的控制温度和湿度让其按照“三段式”工艺曲线进行变化。本文通过对三段式工艺的分析,构建了以FPGA为控制核心,采用数字式温湿度传感器进行温湿度测量的烤烟自动控制系统。 整个系统的实现是基于CYCLONEⅡ系列的FPGA器件EP2C8Q208C8进行的。同时对系统的配置电路、驱动电路、显示控制电路、语音提示和温湿度测量电路进行了设计,并给出了各个模块的电路原理图。由于温湿度测量是系统设计实现的重要部分,所以本文重点讨论了温度传感器DS18820和湿度传感器HS1101的性能特点、工作原理、处理次序和设计流程。针对烟叶烘烤过程中烤房温湿度的测量和控制中,存在的强时变、大时滞、非线性的问题,采用了模糊控制算法进行控制,并给出了模糊控制器设计的方法。另外,为方便用户调用烟叶烘烤中经验曲线,提出了使用EEPROM对烘烤经验曲线参数进行处理。而且讨论了如何通过I2C总线与EEPROM进行读写操作进而实现参数的保存和读取。系统的测试结果表明烤烟自动控制系统基本上达到了实际的要求,具有一定的先进性。
上传时间: 2013-04-24
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通用异步收发器UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)是广泛使用的串行传输协议。串行外设用到异步串行接口一般采用专用集成电路实现。但是这类芯片一般包含许多辅助模块,而时常不需要使用完整的UART的功能和辅助功能,或者当在FPGA上设计时,需要将UART功能集成到FPGA内部而不能使用芯片。蓝牙主机控制器接口则是实现主机设备与蓝牙模块之间互操作的控制部件。当在使用蓝牙设备的时候尤其是在监控场所,接口控制器在控制数据与计算机的传输上就起了至关重要的作用。 论文针对信息技术的发展和开发过程中的实际需要,设计了一个蓝牙HCI-UART(Host Controller Interface-Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)控制接口的模块。使用VHDL将其核心功能集成,既可以单独使用,也可集成到系统芯片中,并且整个设计紧凑、稳定且可靠,其用途广泛,具有一定的使用价值。 本设计采用TOP-DOWN设计方法,整体上分为UART接口和蓝牙主机控制器接口两部分。首先根据UART和蓝牙主机控制器接口的实现原理和设计指标要求进行系统设计,对系统划分模块以及各个模块的信号连接;然后进行模块设计,设计出每个模块的功能,并用VHDL语言编写代码来实现模块功能;再使用ISE8.2I自带的仿真器对各模块进行功能仿真和时序仿真;最后进行硬件验证,在Virtex-II开发板上对系统进行功能验证。实现了发送、接收和波特率发生等功能,验证了结果,表明设计正确,功能良好,符合设计要求。
上传时间: 2013-07-13
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LED显示屏作为一项高新科技产品正引起人们的高度重视,它以其动态范围广,亮度高,寿命长,工作性能稳定而日渐成为显示媒体中的佼佼者,现已广泛应用于广告、证券、交通、信息发布等各方面,且随着全彩屏显示技术的日益完善,LED显示屏有着广阔的市场前景。 本文主要研究的对象为全彩色LED同步显示屏控制系统,提出了一个系统实现方案,整个系统分三部分组成:DVI解码电路、发送系统以及接收系统。DVI解码模块用于从显卡的DVI口获取视频源数据,经过T.D.M.S.解码恢复出可供LED屏显示的红、绿、蓝共24位像素数据和一些控制信号。发送系统用于将收到的数据流进行缓存,经处理后发送至以太网芯片进行以太网传输。接收系统接收以太网上传来的视频数据流,经过位分离操作后存入SRAM进行缓存,再串行输入至LED显示屏进行扫描显示。然后,从多方面论述了该方案的可行性,仔细推导了LED显示屏各技术参数之间的联系及约束关系。 本课题采用可编程逻辑器件来完成系统功能,可编程逻辑器件具有高集成度、高速度、在线可编程等特点,不仅可以满足高速图像数据处理对速度的要求,而且增加了设计的灵活性,不需修改电路硬件设计,缩短了设计周期,还可以进行在线升级。
上传时间: 2013-04-24
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基于PI C的锅炉内胆水温控制系统采用PI C作为控制系统的核心,使用西门予公司的s7…300系列PLc 编程软件中的P I D功能块来实现控制算法,通过和计算机的通信实现数据的自动处理和操作的远程控制。
上传时间: 2013-07-16
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