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机电一体

  • 基于ARM的超声波电机速度位置控制系统研究

    超声波电机(Ultrasonic motors,简称USM)是一种全新原理的直接驱动电机,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。与传统的电磁电机相比,它具有低速大转矩、无电磁干扰、动作响应快、运行无噪声、无输入自锁等卓越特性,在非连续运动领域、精密控制领域比传统的电磁电机性能优越得多。超声波电机在工业控制系统、汽车专用电器、精密仪器仪表、办公自动化设备、智能机器人等领域有广阔的应用前景,近年来倍受科技界和工业界的重视,成为当前机电控制领域的一个研究热点。 本文主要以行波型超声波电机的驱动控制技术为研究对象,引入嵌入式系统理念,设计并制作了超声波电机的驱动控制系统,并对超声波电机的速度与定位控制做了深入的研究。本文主要研究内容及成果如下: 介绍了超声波电机的工作原理、特点及其应用前景,总结了国内外超声波电机驱动控制技术的发展历史和研究现状,以及今后我国超声波电机驱动控制技术的发展方向,明确了本文的研究内容。 结合嵌入式系统特点及其开发方法,详细介绍了超声波电机嵌入式驱动控制系统的硬件和软件设计过程,并总结了硬件、软件的调试过程。最后,对所设计系统性能进行了实验测试和数据分析。 采用DDS技术解决超声波电机所需要的高频驱动电源和数字控制的问题。本文设计的以ARM控制器为核心,频率、相位、幅值均可调的双通道信号发生器,具有频率和相位差控制精度高的特点。 本文介绍了速度与位置的常用控制策略。设计并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系统。速度控制采用增量式PID调节,其控制策略简单、易行,通过实验选择合适的参数能适应一般的控制精度要求。定位控制则采用模糊PID控制策略,该策略将模糊控制不需要精确的数学模型、收敛速度快的特点与PID简单易行、能消除稳态误差的优点相结合,改善了模糊控制器稳态性能,使电机定位控制精度达到0.0880。

    标签: ARM 超声波 电机 位置控制

    上传时间: 2013-07-16

    上传用户:wdq1111

  • 基于ARM的汽车电动助力转向控制系统的设计及优化

    电动助力转向系统(EPS)是集节能、环保、安全为一体的前沿技术,是未来车辆转向系统的发展方向。本文研究了电动助力转向系统的构成和工作原理,自主研发设计了一套电动助力转向控制系统,并进行实车试验。 控制系统中采用了基于ARM7TDMI—S内核的高性能芯片LPC2131芯片(EasyARM2131开发板)进行控制器设计,分析和选择了系统的控制策略,完成了控制器的硬件和软件设计。系统的控制策略中采用了折线改进型助力曲线助力方式和模糊与数字PID相结合的控制方法,并进行相关补偿控制的分析;硬件设计过程中采用了抗干扰技术进行优化设计,完成了信号采集和处理电路、电机驱动电路、电源电路以及故障诊断等电路设计;软件设计采用了结构化的没计思想,完成了包括控制系统主程序、A/D采集子程序、车速和发动机信号的采集子程序、电机PWM控制驱动子程序以及故障诊断和信息显示子程序的设计,并在扭矩信号处理程序中应用容错技术进行了软件冗余优化设计。 本文对自主开发设计的EPS控制系统进行了实车试验和结果分析,试验结果表明,本文所设计的基于ARM的汽车电动助力转向控制系统在转向轻便性、稳定性和可靠性等方面性能良好,完全满足设计要求。

    标签: ARM 汽车 控制系统 电动助力转向

    上传时间: 2013-07-21

    上传用户:cuibaigao

  • 基于HALBACH阵列的盘式无铁心永磁同步电动机分析与计算

    盘式永磁同步电动机属于轴向磁场电机,目前,该类电机在国外已经得到了迅速发展,作为一种现代高性能伺服电机和大力矩直接驱动电机己广泛应用于机器人等机电一体化产品中。由于该类电机具有重量轻、体积小、结构紧凑、转子无损耗、转子的转动惯量小、机电时间常数小、转矩/重量比大、低速运行平稳、可以制成多气隙组合式结构进一步提高转矩等特点,其在数控机床、机器人、电动车、电梯、家用电器等场合具有广阔的应用前景,是一种理想的驱动装置。 本课题作为国家863计划项目《新型稀土永磁电机设计及集成技术》2002AA324020中的一部分,该项目的主要工作是进行新型结构钕铁硼永磁电机——盘式无铁心永磁同步电动机的设计与集成技术研究,开发出一种新型钕铁硼永磁电机,解决相应的整机设计和集成技术问题。本文中提出的基于Halbach阵列的盘式无铁心永磁同步电动机是在盘式永磁同步电动机的基础上,将无铁心结构和Halbach型永磁体阵列应用到其中,从而使得电机的质量大为减轻,功率密度提高,振动噪声降低,效率提高。 基于Halbach阵列的盘式无铁心永磁同步电动机其磁路结构和电磁负荷分布与传统电机完全不同,常规电机的某些设计规则不能直接应用到该结构电机的设计当中,本文主要针对这种结构的电机进行了分析与计算。分析了不同结构Halbach阵列下的气隙磁场,以及相关参数的计算,给出了初步的样机设计数据,并对样机的加工工艺进行了探讨,在总结、借鉴相关电机设计方法的基础上,针对盘式无铁心永磁同步电动机自身的特点,编制了一套电磁计算程序,该程序还有待通过大量样机的试验,来总结和完善。 我国稀土资源丰富,然而,由于技术经济上的问题,国产永磁交流伺服电动机至今未能大量应用。与此同时,高性能的永磁交流伺服电动机及系统大量依靠进口,我国每年进口的工程装备当中,仅数控机床因国产电机和系统不能满足要求而每年需要进口的就达22亿美元以上。本项目的完成将改变这类产品主要依靠进口的局面,充分发挥我国稀土资源丰富的优势,其经济效益和社会效益是十分巨大的。

    标签: HALBACH 阵列 永磁同步电动机

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:hjkhjk

  • 汽车电机低温特性的研究及改善

    汽车电机经常在低温(零下40℃)下工作。在低温下,电机会产生两个在常温下所没有的现象,即起动阻力矩过大和空载运行时尖啸。起动阻力矩过大会导致电机起动困难;而低温尖啸会导致过大的噪声和轴承的快速磨损。本论文对这两个现象进行了研究。研究方法是将电机理论与转子动力学和润滑理论相结合,以转子和它的磁场所构成的机电耦合系统为研究对象,以转子/轴承支撑系统为研究重点,全面分析了低温对这个系统的影响。研究结果表明:这两个现象产生的本质是相同的,都是机电耦合系统在低温下发生变化的结果。首先是低温下电磁场发生变化,导致转子所受的电磁力增加,使低温下的齿槽定位转矩变大,在电机不转动时就表现为恒定阻力矩增大,在电机转动时就表现为转子振动的加剧。其次是转子/轴承支撑系统在低温下发生了变化,低温下润滑油粘度变大以及转子/轴承之间的配合情况恶化,使得轴承

    标签: 汽车电机

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:shuiyuehen1987

  • 基于ARM的嵌入式车载导航系统的研究与开发

    近年来,随着世界上汽车保有量的快速增长,不可避免的带来了交通拥挤、交通事故、废气的排放等问题。这些问题促使人们开始致力于研究智能交通系统(ITS),以此来保障交通安全,提高交通运输效率,方便出行。 车载导航系统是智能交通系统ITS最后发布的环节,它集先进的全球卫星定位技术、地理信息技术、数据库技术、多媒体技术、现代通信技术与嵌入式计算机系统于一体,实现车辆定位、车辆导航、实时信息发布等功能,为驾驶者提供便捷的服务,帮助驾驶者准确、安全、快速地到达目的地。随着汽车工业的快速发展以及对智能化交通的需求加深,研究适合中国国情的车载导航系统,有着极其重要的意义。 本论文针对车载导航系统要求成本低、体积小、功耗低、性能可靠等问题,设计了基于S3C2440A芯片的嵌入式Linux车载导航系统,建立了相应的硬件平台和软件平台,实现车载导航系统的定位查询、最优路径查询等功能。论文的主要工作如下: (1)深入研究智能交通动态信息平台的构架、作用,根据平台需要车载导航系统实现的功能,以及系统所要满足的价格低、体积小、功耗低、性能可靠等指标,提出了嵌入式车载导航系统的整体设计构架。选择使用三星公司32位嵌入式微处理器S3C2440A来搭建系统硬件平台,使用Linux操作系统来进行车载导航系统应用程序的开发。 (2)围绕S3C2440A芯片的性能结构,构建了系统硬件平台的整体框架。根据系统所需要的性能,对框架中的存储模块、GPS模块、GPRS模块以及外围接口等进行了选型设计。 (3)建立Linux操作系统的开发环境,完成BootLoader移植,实现了在S3C2440A芯片上的移植,最后研究了车载导航系统的程序设计与开发。 (4)论文的创新点之一在于设计的车载导航系统是动态交通信息平台中的发布环节,通过GPRS通信,它能够提供实时动态交通信息,并能进行最优路径查询,最大限度地实现了交通信息资源的共享。 (5)另外的创新点在于充分考虑成本和性能的基础上,选用了S3C2440A芯片来构建系统硬件平台。它预留了多媒体接口、相机接口、音频接口、网络接口等可以丰富车载导航系统的功能。 本文所研发的嵌入式车载导航系统经实验室调试,结果表明基本实现了设计要求。

    标签: ARM 嵌入式 车载导航

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:telukeji

  • 永磁直流微电机可靠性及失效分析

    永磁直流微电机作为一种机电能量转换器件,随着永磁新材料的开发,得到了迅猛的发展和广泛的应用。作为元器件,它的失效会关联到相应的工作系统和机构的正常运作,所以微电机的寿命可靠性分析和失效研究显得很重要,是准确估计其相关复杂工程系统稳定可靠性的基础。 论文基于永磁直流微电机产品是大批量且生产过程处于严格的统计质量控制状态下,而对其进行可靠性及失效分析。由于在影响微电机寿命的因素中,有很多属于随机性因素,因此可结合概率统计学原理,运用相关的数学工具,来探讨微电机失效分布函数的特征、类型和评价指标。论文针对微电机的特征,把一般的可靠性、失效分布类型函数进行整合、变换,运用到了微电机的可靠性分析上。 论文对微电机寿命可靠性及失效分析的数据处理也作了一些探讨。具体包括三个方面的内容:首先是根据试验测量结果,对预先假定的可靠性分布模式,即随机变量分布规律进行检验(假设检验)的方法作了探讨;其次是基于试验测量的样本值,估计随机分布参数的数值和推断这种估计的误差范围(一定置信水平下);再次是在预先根本不知道或不确定分布函数类型情形下,而根据寿命试验的测量数据结果,从中寻找出失效的分布特征,或者寻找出某一数学函数表达式,在某一确定精度下,运用数值分析原理来逼近数据分布规律。还结合微电机寿命试验的结果,作了可靠性实例分析。 论文还针对微电机失效的常见主要形式、状态,对组成微电机的主要零部件从工程应用角度作了系统分析。内容包括结合个人护理应用微电机的开发实例,建立了电刷振动分析模型,使用计算机软件模拟分析技术和激光振动测试技术,对微电机电刷片振动作了模拟和实际测量的对比分析,探讨了微电机电刷失效问题及改善、优化途径;运用材料学分析方法系统地探索了杯士和换向器设计、材料选择及失效问题;运用可靠性理论对电机结构进行了优化设计;并运用设计编程的电磁场有限元软件,对微电机电磁场进行了模拟优化设计;样机的实际测量结果和理论模拟基本吻合,并略为有所提高;还探讨了微电机寿命改善和能力提高的方法。

    标签: 直流 微电机 可靠性 失效分析

    上传时间: 2013-07-18

    上传用户:龙飞艇

  • 基于ARM的嵌入式系统开发与应用

    随着现代计算机技术和互联网技术的飞速发展,嵌入式系统成为当前最热门的焦点之一;ARM以其高性能低功耗等特性成为目前应用最广泛的32位嵌入式处理器。近年来得到快速发展的机电一体化设备的人民币纸币清分机系统,是嵌入式系统的典型应用;它的主要工作流程是:人民币图像通过图像传感器采集得到的模拟信号,经过放大、A/D转换和FPGA协调之后得到数字图像,经缓存后进入到主CPU--S3C2410,通过图像识别,实现面向、面值、新旧分级、破损程度等特征的识别,最后送出结果到控制CPU对识别结果进行相应的显示和机械动作。论文主要涉及以下这些内容: 1):基于ARM的嵌入式系统和清分机系统介绍。 2):人民币清分机的硬件系统基本构架,清分机的各关键硬件的选型及主要原理;着重介绍清分机的处理核心--S3C2410。 3):图像处理基础。介绍了清分机系统中各类图像的特点,图像分析中的常用工具--灰度直方图,从而为识别算法做好准备。 4):介绍了人民币的特征识别算法原理及实现基本流程,通过MATLAB对算法进行仿真研究。 5):嵌入式linux设备驱动的开发。针对清分机设备种类繁多而又是多任务的特点,本文提出使用可裁剪而又稳定的linux操作系统来管理整个清分机系统;而实现操作系统对清分机的管理首先就要实现设备与操作系统的连接--设备驱动。

    标签: ARM 嵌入式 系统开发

    上传时间: 2013-06-01

    上传用户:xoxoliguozhi

  • 基于ARM的消防终端导航系统的设计与实现

    消防部门为什么要引入GIS/GPS技术?消防部门担负着保护生命和财产安全的重任,但其可利用的资源却非常有限。能够有效利用宝贵信息对消防工作是至关重要的。这出于多种理由,如:火情的需要,营救力量,战术布置,火灾记录,反应时间等。传统方法需要大量的图纸,报告和历史记录。这些数据来自于不同的地方,而且数据格式不一致。因此要花费大量的时间进行数据搜集、准备和统一成可用的数据格式。如何更高效的搜集利用数据,如何进一步提高消防部队的快速反应能力,加强消防车辆的动态管理、动态调度、动态指挥等。这些都是现行消防指挥调度系统中迫切需要解决的问题。而在消防指挥调度系统中引入GIS/GPS技术恰恰解决了这些问题。 各地的消防车辆动态管理子系统普遍上是利用GPS卫星定位技术,通过GPRS无线通讯网络,将灭火出动途中、灭火战斗中的消防车辆的行驶路线、车辆位置信息实时传送到消防调度指挥中心,在指挥中心的电子地图上显示出行车路线和消防车辆位置信息。指挥中心的调度员根据情况,通过无线通讯设备,及时对参战车辆进行调度指挥和行车路线矫正。 本消防车辆调度系统采用M/S(Mobile/Server)模式,本文论述了终端部分的设计和实现。终端采用ARM硬件平台,并在此基础上,集合全球卫星定位技术(GPS)、嵌入式地理信息系统技术(eGIS)、通用分组无线服务技术(GPRS)、计算机网络技术等于一体,实现消防车辆的动态管理、调度、指挥的子系统。实现GPS的车辆导航、车辆跟踪、车辆定位、车辆调度等功能。从而更加形象和直观的对现行消防车辆动态管理系统进行了改进。 当前,随着社会经济的快速发展,高层建筑、地下工程、石油化工、公众聚集场所的大量涌现,火灾日趋多样化、复杂化,快速地处置灾害事故,有效地保护市民生命和财产安全,已成为消防队伍面临的一项紧迫任务。如果能充分地发挥和挖掘GPS技术在消防领域上的应用,拓展和利用它的功能,进行消防通信的改革,这将更好地协助消防队伍为社会的经济和人民生命安全保驾护航。

    标签: ARM 导航系统

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:晴天666

  • 基于ARM的远程视频监控系统设计与实现

    视频监控系统是安全防范系统的组成部分,它是一种防范能力较强的综合系统。视频监控以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。嵌入式视频监控系统是以应用为中心、软硬件可裁减的、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积等综合性严格要求的专用计算机系统,亦即为监控系统量体裁衣的专用计算机系统。嵌入式视频监控系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成,它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。在视频监控上的嵌入式应用将是视频监控领域的一个重要发展方向。 论文首先阐述了嵌入式网络视频监控系统的发展、现状以及整体构建,然后介绍了嵌入式Linux操作系统以及ARM处理器的发展情况,分析了主要外围电路的设计,以及如何在ARM硬件平台上进行嵌入式Linux内核的编译与移植,介绍了Bootloader的启动原理及运行过程,并对在Linux操作系统下的USB驱动程序的开发进行了研究。本文重点讨论了图像采集、编码和网络通信程序的设计原理与实现。最后进行了系统整体测试,并提出进一步开发设想。 本文的研究结果具有较大的工程实际意义,对于基于IP技术的各种视频通信应用具有一定的参考价值。

    标签: ARM 远程视频监控 系统设计

    上传时间: 2013-06-28

    上传用户:cainaifa

  • 基于ARM的远程数据采集传输系统

    在实际工程中,往往有大量分布广泛的现场数据需要远程采集传输。数据采集传输系统已经在实现自动化过程中发挥了重大作用。但还存在采集通道少、速率低、数据传输方式不灵活,操作复杂,对测试环境要求较高等问题。如何建立起新一代灵活、高效、高速、多通道、实用性强、覆盖面广、适应复杂监测环境的数据采集传输系统成为一个重要的工程问题。 随着社会的发展和进步,环境和生态的恶化越来越明显,日益威胁着人类的生存和发展。环境监测是环境保护的重要组成部分和基础性工作。国家环保部于2008年制定了《污染源在线自动监控(监测)数据采集传输仪技术要求标准》。本文在分析数据采集传输系统研究现状和发展趋势的基础上,依照该标准,研究了一种多种信号标准兼容,多种采集通道可选的环境监测用数据采集传输系统。课题来源于济南大陆机电有限公司委托科研项目(项目编号:W0624)。本文主要进行了以下工作: (1)分析研究数据采集传输系统的重要意义。调研数据采集传输系统的研究现状和发展趋势。分析环境监测用数据采集传输系统的特点。 (2)以国家环境保护部制定的《污染源在线自动监控(监测)数据采集传输仪技术要求标准》为依据,分析了环境监测用数据采集传输系统的特殊功能需求,制定了系统技术参数。为解决系统核心板与功能板架构存在的接口防震性差,系统不稳定等问题,提出功能主板与扩展接口板的系统架构。选用ARM9处理器S3C2440和嵌入式linux操作系统。 (3)以开发达到环保标准的数据采集传输系统为目标,进行了系统硬件设计制作。分析了系统的地址空间。详细分析了系统的扩展接口分配和地址空间分配,避免了总线等硬件资源的冲突。基于系统功能主板的总线扩展接口和GPIO扩展接口扩展了开关量采集单元、开关量输出单元、串口单元、模拟量采集单元、人机交互单元等功能单元等电路。设计制作了印制电路板。 (4)研究嵌入式linux开发过程,分析嵌入式linux驱动与应用程序架构。构建了交叉的嵌入式linux开发环境。对环境监测用数据采集传输系统的特定功能单元进行软件开发。主要进行了总线操作、模拟量采集、RS-232串口数据传输、GPRS数据传输、智能仪表的RS-485通讯等驱动应用程序开发。

    标签: ARM 远程数据采集 传输系统

    上传时间: 2013-07-10

    上传用户:klds