本文分别建立了三相电压型PWM整流器在三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相同步旋转坐标系中的数学模型,对三相电压型PWM整流器多种电流控制策略进行了研究和对比,并对三相电压型PWM整流器控制系统的设计进行了研究。 通常情况下,PWM整流器控制系统需要用到交流电压、电流传感器以及直流电压传感器,以实现直流电压和交流电流的双闭环控制。利用传感器可以快速、便捷地获得电压电流参数,但也导致了系统体积大、成本较高,并降低了系统运行可靠性。为此,本文研究和总结了三相电压型PWM整流器无交流电流传感器的三种控制策略:基于直流侧电流检测的控制策略、基于直流电压检测的控制策略和基于状态空间平均技术的控制策略。并通过Matlab中的Simulink仿真软件对前两种控制策略进行了仿真验证分析。 在以上理论的分析基础上,本文设计并实现了一套以TMS320F2812 DSP为控制核心的无交流电流传感器的PWM整流器的控制系统的解决方案,包括控制系统的硬件解决方案和软件解决方案,搭建了实验平台并进行了调试。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:郭静0516
三相异步电动机结构简单、价格便宜以及维修方便等优点,被广泛应用于工农业生产和日常生活等领域。随着各行各业中生产机械的不断更新和发展,其中对电动机的起动性能要求越来越高。传统的电机起动方式其局限性,不能有效减少起动时对电网的大电流冲击,已越来越不能适应现代生产发展的要求。针对上述问题,本文提出了一种以TMS320LF2407 DSP为核心的高性能数字式电机软起动器。相比于传统的起动器,它能显著的改善电机的起动性能。 由于软起动器所具有的优点及其它控制设备无法比拟的性价比,使得软起动器的应用前景十分广阔。加上现在国内电力供应紧张,软起动器在节能方面有突出的表现。因此软起动器拥有十分广阔的市场。但是在国内软起动器市场,以国外产品居多。国外产品质量高,但是价格昂贵,性价比不高,在国内彻底普及有困难。针对该现状,本文设计出一种以DSP-TMS320LF2407为核心低价格,高性能的异步电动机软起动器。 本软起动器采用品闸管调压方式,采用模块化设计思想,通过改变晶闸管的触发角来实现对定子两端的电压的调节。从而实现了异步电动机电压斜坡起动、限流起动、软停车等功能。 本文利用MATLAB搭建了软起动器系统的仿真模型,对软起动的控制方式进行了仿真研究。仿真结果表明该软起动器系统可以有效地减小异步电动机起动时对电网的冲击。本文同时也阐述了晶闸管调压电路及软起动器主电路的工作原理、软起动器的硬件结构和功能以及软件设计。该软起动器操作方便简单,智能化程度高,能够及时跟随电机负载的变化,使电机顺利起动。经过实验调试,基本上达到了改善鼠笼式异步电动机起动性能的要求,在保障降低异步电动机起动电流的前提下,使电机能够平稳可靠起动。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:lht618
无刷直流电机具有体积小、重量轻、效率高和转动惯量小等优点,另外它还具有和直流电机一样的调速特性,而没有直流电机复杂的机械换相设备,所以被广泛应用于伺服控制、数控机床、机器人等工业领域,现代工业的快速发展对无刷直流电机控制系统的性能提出了更高的要求。因此,研究具有响应速度快、调节能力强、控制精度高的无刷直流电机控制系统具有十分重要的意义。 直接转矩控制是一种高性能的电机控制方法,它已经成熟的应用在感应电机和永磁同步电机上,实现了优良的稳态性能和动态响应特性。本文通过大量的文献资料阅读,对无刷直流电机及其相关技术的发展、现状和趋势有了一个比较全面的理解,在此基础上,详细分析了无刷直流电机的数学模型,并提出了一套相应的直接转矩控制方案,建立了仿真和试验平台,进行了仿真分析和实验研究,获得了有价值的研究成果。 本文的主要研究内容包括: (1)详细分析了无刷直流电机的运行机理和数学模型,在此基础上阐述无刷直流电机直接转矩控制的基本控制机理,包括基于逆变器二二导通模式的空间电压矢量的定义和针对无刷直流电机具有非正弦波反电动势这一特点而推导的转矩计算公式等。 (2)提出了一套无刷直流电机直接转矩控制的具体实施方案,并根据这套方案建立了基于Simulink(Matlab)的无刷直流电机直接转矩控制的仿真模型,对所提出的控制方案进行了仿真分析。仿真结果验证了该方案在理论上的可行性。 (3)在理论研究的基础之上,设计研制了一套基于DSP+IPM的无刷直流电机直接转矩控制实验系统,编写了控制程序软件,进行了无刷直流电机直接转矩控制的实验。实验结果达到了预期的要求,证实了直接转矩控制在改善无刷直流电机动态调速性能上的优势。 本论文开展了继异步电机和永磁同步电机之后对无刷直流电机实现直接转矩控制的探索性研究工作。通过理论分析、计算机仿真和实验得出了一些有意义的经验和结论,为课题的进一步深入开展奠定了基础。
上传时间: 2013-07-11
上传用户:再见大盘鸡
控制器局域网(CAN)最初是由德国BOSCH公司为汽车的监测、控制系统设计的。它是一种有效的支持分布式控制或者实时控制的串行通信网络。由于其具有多主机、高性能以及高可靠性,CAN总线已经广泛应用于汽车电子控制、过程控制、机械工业、纺织机械、机器人、数控机床、医疗器械以及传感器等领域。CAN总线已经形成国际标准,并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。 另一方面,随着电动车的技术的不断发展,电动车已经开始迈向了市场普及的道路。对于电动车电池的管理和维护越来越成为电动车发展的重点之一。由于CAN具有抗干扰性强、连接简单、无主通信等特点,非常适合用来实现实时数据的采集和传输。因此,本文利用CAN总线为基础设计了一个电池实时数据采集与管理系统,经分析、设计、编程和调试,在实际应用中得以实现。 该系统主要包括数据采集层,数据传输层和用户管理层三个部分。数据采集层的主要任务是电池实时数据的采集和发送;数据传输层的主要功能是通过CAN总线接收数据采集层发送的实时数据,并将其转换成RS232串口协议发送到上位机;用户管理层的主要功能是通过串口接收数据,实时显示,存储和分析。 论文完成的主要工作有: (1) 通过对系统需求的分析,将整个系统分为三个独立的层,分别进行了软硬件设计,实现了系统的模块化,增强了系统的应用性; (2) 详细的研究了CAN2.0B协议和SAE J1939协议,并在此基础上,编写了适合本设计的通讯协议; (3) 深入研究了MC9S12DG128芯片的硬件结构和软件设计方法; 本课题的创新点在于利用目前汽车工业广泛采用的CAN总线协议,设计了一套简单,高效,稳定的电池数据采集与管理系统,并在实际中得以应用。在系统设计过程中将整个系统分为3个层,大大提升了系统的模块化水平,有利于系统的扩展和维护。
上传时间: 2013-07-07
上传用户:1417818867
永磁同步电机(PMSM)因其无需励磁电流、运行效率和功率密度高,在交流调速系统中被广泛的应用,但PMSM高性能的矢量控制需要精确的转子位置和速度信号来实现磁场定向。在传统控制中,一般采用机械式传感器来检测转子位置和转速,但是机械式传感器存在诸如成本高、可靠性低、不易维护等问题,使得无速度/位置传感器控制技术成为永磁同步电机控制中的热点问题。虽然目前已有较多的研究成果,但是所采用的方法大多是基于电机基波方程的分析,一般不适用于低速甚至零速,并且对电机参数较为敏感,鲁棒性差。本文正是为了解决这个问题,而采用高频信号注入法实现转子位置估算,这种方法适合于低速甚至零速,对电机参数的变化不敏感,鲁棒性强。主要做了如下的工作: 首先详细介绍了永磁同步电机三种基本结构,在建立了旋转坐标系下永磁同步电机数学模型的基础上叙述了其矢量控制原理,分析了各种现有的永磁同步电机无速度/位置传感器控制策略;其次在永磁同步电机矢量控制的基础上详细讨论了旋转高频电压信号注入法与脉振高频电压信号注入法提取转子位置的基本原理,并在此基础上利用MATLAB/SIMULINK仿真工具建立了整个永磁同步电机无速度/位置传感器矢量控制系统的模型,进行了仿真研究,仿真结果验证了控制算法的正确性。最后利用TI公司推出的数字信号处理器DSP芯片TMS320F2812,实现了基于脉振高频信号注入法的永磁同步电机无速度/位置传感器的实验运行,实验结果验证了这种方法适合于低速运行,对电机参数的变化不敏感,鲁棒性强。
上传时间: 2013-06-06
上传用户:Neal917
混合动力汽车作为解决汽车节能、降低排放的汽车工业新技术,具有低污染和低油耗的特点,尤其在油价日益攀高的今天,成为国内外汽车发展的新热点。驱动控制器作为混合动力汽车中的主要部件,在混合动力汽车中起到至关重要的作用,对其进行研究具有重要的理论和现实意义。 本文首先比较了常见的几种电动汽车的性能,概括了混合动力汽车的优点,介绍了混合动力汽车发电机/电动机一体化技术的发展现状;其次探讨了几种常用交流电动机的性能优劣。由于永磁同步电机具有高效、高功率密度以及良好的调速性能,因此该电机成为本课题混合动力汽车传动中所使用的电机,论文建立了永磁电动机的数学模型,分析了矢量控制原理;在矢量控制原理的基础上,设计出了基于TMS320F2812的永磁同步电机矢量控制系统的硬件结构,详细阐述了旋转变压器及其解码芯片在系统中的角度和速度的检测原理以及系统中其他重要的单元。设计了系统的软件结构,详细阐述了关键子程序如电流采集、位置检测程序和SVPWM产生子程序:使用UG软件设计出控制器的壳体。最后进行了实验研究,给出SVPWM波形、相电流波形,进行了全文总结,提出了下一步工作的建议。
上传时间: 2013-05-21
上传用户:abc123456.
移动机器人是机器人研究领域中重要的一个分支,智能移动机器人集人工智能、智能控制、信息处理、图象处理、检测与转换等专业技术为一体,跨计算’机、自动控制、机械、电子等多学科,成为当前智能机器人研究的重点之一。路径规划是移动机器人研究的一个基本而又极其重要的课题。灵活有效的路径规划算法能够帮助机器人适应各种复杂的环境,大大提高机器人的应用领域,尤其是使移动机器人具备自动识别环境的能力,能在未知环境下完成一定的工作。 本文的主要任务是以LEGO Technic组件为本体,重新设计一个控制器,并据此研究移动机器人的避障和路径规划策略。为满足移动机器人避障的实时性、准确性要求,需要有一个功能完善的硬件平台,实现信息采集、处理以及避障的策略。本文设计了一套移动机器人控制器,该控制器以DSP TMS320F2407A为核心,辅之以相应的外围电路、传感器、人机交互、串行通信和电源等模块。车体动力学实验及避障实验结果验证了本文所设计的控制器的性能。 在对移动机器人的避障策略的研究过程中,采用了基于虚拟力场法的位置闭环控制方法,这种方法简化了传统避障方法的数学运算过程,提高了机器人对障碍物的反应速度。最后,设计了一套实验系统,进行相应的避障方法实验。结果表明,所设计的控制器能够完成基本的实时避障功能。
上传时间: 2013-06-30
上传用户:gdgzhym
作为一个自然不稳定系统,倒立摆一直被用作实时控制系统实验的控制设备。通过对它的研究不仅可以解决控制中的理论问题,还能将控制理论涉及的三个主要基础学科:力学、数学和电学(包含计算机)进行有机的综合应用。此外,在近代机械控制系统中,如航空航天上直升飞机、火箭发射、卫星发射及生活中的做体操、花样滑冰、单轮骑车等等,都存在类似于倒立摆的稳定控制问题。因此实现倒立摆系统稳定控制的研究对实际工程和现实生活有非常重要的意义。 本论文的主要目标是设计和建造一个基于数字信号处理器(DSP)的计算机控制系统来控制倒立摆的平衡。论文中用到的控制理论主要是线性控制理论和反馈控制理论。 本文首先对倒立摆的背景和研究现状作了总体介绍,简要的阐述了常见的控制算法。随后详细介绍了利用牛顿第二定律及相关的动力学原理建立一级和二级倒立摆的数学模型,并用MAILAB对倒立摆的运动特性进行了仿真。然后研究倒立摆系统的各种控制策略,比较了各种控制方法的效果。 本论文还设计了基于DSP的计算机控制系统。详细介绍了DSP硬件电路设计和外围电路设计,用C和汇编语言编写了系统的控制程序。 最后,对本论文进行了总结,对下一步要进行的工作提出了自己的设想。 整个论文的完成以一定的理论为基础,既有数学模型的分析与推导,方法理论的探讨,又有实际控制系统设计过程,而且研究对象相当典型。本文所完成的工作,既可以作为现代控制理论的教学实验,对于具有类似模型的其他装置如两足机器人的研究也有一定的借鉴作用。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:huyanju
本文主要的研究为对转永磁无刷直流电动机控制问题,对转永磁无刷直流电动机在舰船、水下航行器等对转推进系统中有着广泛的应用前景。它具有无刷直流电动机的一切优点:功率密度大、调速性能好、运行效率高、结构简单、运行可靠、维护方便等等。其与普通的永磁无刷直流电动机的差别仅仅在于原来静止的电枢部分和旋转的永磁体部分都可以相对于静止部分旋转,即有两个转子,根据作用力与反作用力的原理,两个转子受到的电磁转矩在任意时刻都是大小相等、方向相反的。因此两个转子必将沿着相反的方向旋转。 论文主要工作和创新点如下: 1)介绍了对转永磁无刷直流电机与普通永磁无刷直流电机的区别、优点及应用,详细分析了其工作原理,并建立对转永磁无刷直流电机本体的数学模型,接着利用MATLAB/Simulink建立对转永磁无刷直流电机的仿真模型。 2)研究了无位置传感器对转永磁无刷直流电机的控制方法。采用基于DSP的三次谐波过零点检测方法来检测电机转子的位置与转速,采用数字锁相环对三次谐波过零点进行90°延迟: 3)控制系统采用双闭环控制,即速度环与电流环来组成调速控制系统,其中速度环采用了基于改进的BP神经网络PID自适应控制,电流环采用滞环控制,并对整个系统进行仿真。 4)在仿真研究的基础上,本文进行了以TMS320I~F2407A的DSP芯片为控制核心的无位置传感器对转永磁无刷直流电机数字控制系统的软硬件设计。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:lw852826
电压空间矢量脉冲宽度调制技术是一种性能优越、易于数字化实现的脉冲宽度调制方案。在常规SVPWM算法中,判定等效电压空间矢量所处扇区位置时需要进行坐标旋转和反正切三角函数的运算,计算特定电压空间矢量作用时间时需要进行正弦、余弦三角函数的运算以及过饱和情况下的归一化处理过程,同时,在整个SVPWM算法中还包含了无理数的运算,这些复杂计算不可避免地会产生大量计算误差,对高精度实时控制产生不可忽视的影响,而且这些复杂运算的计算量大,对系统的处理速度要求高,程序设计复杂,系统运行时间长,占用系统资源多。因此,从工程实际应用的角度出发,需要对常规SVPWM算法进行优化设计。 本文提出的优化SVPWM算法,只需进行普通的四则运算,计算非常简单,克服了上述常规SVPWM算法中的缺点,同时,采用交叉分配零电压空间矢量,并将零电压空间矢量的切换点置于各扇区中点的方法,达到降低三相桥式逆变电路中开关器件开关损耗的目的。SVPWM算法要求高速的数据处理能力,传统的MCU、DSP都难以满足其要求,而具有高速数据处理能力的FPGA/CPLD则可以很好的实现SVPWM的控制功能,在实时性、灵活性等方面有着MCU、DSP无法比拟的优越性。本文利用MATLAB/Simulink软件对优化的SVPWM系统原型进行建模和仿真,当仿真效果达到SVPWM系统控制要求后,在XilinxISE环境下采用硬件描述语言设计输入方法与原理图设计输入方法相结合的混合设计输入方法进行FPGA/CPLD的电路设计与输入,建立相同功能的SVPWM系统模型,然后利用ISESimulator(VHDL/Verilog)仿真器进行功能仿真和性能分析,验证了本文提出的SVPWM优化设计方案的可行性和有效性。
上传时间: 2013-07-30
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