无刷直流电动机利用电子换相器代替了直流电动机的机械电刷和换向器,不但具有直流电机的调速性能,而且体积小、效率高,在许多领域已得到了广泛应用。采用无位置传感器控制技术,不但可以克服有位置传感器的诸多弊端,而且还进一步拓展了无刷直流电动机的应用领域。近些年来,无位置传感器无刷直流电动机控制技术成为大家研究的热点之一。 本课题紧扣研究热点,以方波无刷直流电动机为控制对象,设计了一套无位置传感器无刷直流电动机控制系统。该系统采用TMS320LF2407ADSP芯片作为控制核心,运用反电动势过零点检测原理和预定位与升频升压相结合的启动方法,实现无位置传感器无刷直流电动机的控制。为了提高系统的调速性能,控制方法采用了转速、电流双闭环控制。 首先,本文研究了无刷直流电动机的基本结构、性能、工作原理及数学模型,利用数学模型在Matlab/Simulink环境中建立无刷直流电动机的仿真模型。接着,给出了系统总体的设计方案,对控制系统设计中的几个关键技术--反电动势过零点及其相位补偿原理、启动、单神经元PID转速控制器以及PWM产生电路进行了深入的研究。 然后,根据控制系统总体方案和系统功能要求,进行软硬件设计。在硬件设计中,主要进行了DSP最小系统、电流和转子位置检测电路、IR2130驱动电路等方面电路的设计。在软件设计中,主要设计出了主程序和A/D中断程序。其中,主程序包括DSP系统设置、变量初始化、电机正反转选择、电机启动、速度计算及显示等方面程序;A/D中断程序包括反电动势计算、换相时刻计算、电流转速调节子程序等方面程序。 最后,经实验结果表明,电机启动快速、稳定,具有较宽的调速范围。同时,该系统还具有结构简单、可靠性高等特点,具有广泛的应用前景。
上传时间: 2013-07-08
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本文以单元机组协调控制系统为研究对象,在分析了协调控制系统特性的基础上,总结了实际运行的协调控制系统中存在的问题和影响控制效果的原因。把汽包锅炉单元机组简化为一个具有双输入、双输出的被控对象以及做了一些合理假设的前提下对协调控制系统建立的动态数学模型进行分析。 从快速满足电网负荷指令的需求,抑制各种干扰,保证机组的稳定运行的中心任务出发,首次提出采用智能PID控制器作为汽机的主控制器,解决常规单自由度PID控制器不能兼顾目标跟踪特性和抗干扰特性的问题,并在一定程度上解决了协调控制系统对锅炉前馈回路过分依赖的问题。 针对锅炉对象大迟延特性,利用模糊预估策略对过程的输出进行预测。补偿了锅炉侧纯延迟带来的不利影响;而且还具备了模糊控制不依赖于系统的数学模型,具有对系统参数变化不敏感,对于非线性、时变时滞等特性,呈现出较好的鲁棒性等特点,当出现较大的误差时,可以把系统从很大的偏离中拉回来,提高了系统的响应速度和安全性。仿真试验表明采用模糊预估能够降低系统的超调,取得较好的控制效果。 由于单元机组中的锅炉与汽机为强耦合系统,为了实现一对一的单一控制,决定采用神经网络多变量解祸控制,通过仿真证明,达到了很好的解耦效果。 为了从全局上优化系统的控制行为,采用模糊控制策略对锅炉和汽机的指令进行智能化的调整和约束。根据不同的负荷阶段、主要参数的变化情况及时调整有关的指令,使协调控制系统向着有利于全局优化的方向调节。 本文将神经网络、模糊控制思想引入协调控制系统,并在此基础上构造神经网络、模糊自适应控制的智能PID控制方案。通过理论分析和仿真实验证明了这一控制方法在电厂协调控制系统中的实用价值,和传统的PID控制比较,这种智能控制算法有效的提高了负荷的响应速率,保证了系统的品质,取得了很好的控制效果。
上传时间: 2013-04-24
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在能源日渐枯竭、环境污染日益严重的今天,太阳能作为一种新兴的绿色能源,以其取之不竭、用之不尽、无污染等优点,受到人们越来越多的重视。作为太阳能利用的一种有效方式,光伏发电技术得到了迅速地发展。 光伏充电控制系统是光伏发电系统中重要的组成部分,光伏电池将太阳能转变为电能,蓄电池将转化出来的电能储存起来,充电控制系统在该过程中起着枢纽作用。本文以光伏充电控制系统作为研究对象,从系统的参数选择、拓扑结构、控制策略、最大功率跟踪及蓄电池的保护等方面作了详细的分析和研究。论文主要工作如下: 1)本文详细介绍了最大功率点跟踪技术在光伏充电系统中的应用,分析和比较了常用的最大功率点跟踪方法的优缺点,讨论了一种改进的MPPT算法--“山峰”逼近法。与原有的跟踪方法相比,该方法具有良好的启动特性,最大功率点跟踪精度、系统对外界条件变化的响应速度和运行的稳定性都有一定的提高。仿真结果表明这种算法能够准确地找到最大功率点。 2)通过对蓄电池充电特性和常用充电方法的分析,制定了本文所采用光伏充电方法,其充电过程分为最大功率充电、恒压充电和浮充电三种状态。该方法综合了恒流充电快速、安全的优点和恒压充电能够控制过充电以及在浮充状态保持电池100%电量的优点。 3)分析和比较了不同光伏充电控制系统的结构、性能和特点,确定采用Buck拓扑作为智能光伏充电系统的主电路结构,该电路结构简单,运行可靠,可以满足最大功率跟踪和光伏充电的要求。给出了该系统主电路、控制电路各元件参数的选择和系统的软件设计流程图。 4)根据前面的理论研究,本文设计制作了智能光伏充电控制系统的实验样机,并进行了实验研究,获得了良好的实验结果。
上传时间: 2013-07-20
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国内外目前的线束检测系统也有了一些应用,但要么功能单一,过于简单,要么价格昂贵,无法广泛应用。因此开发高性能的汽车线束检测系统对我国汽车行业有着重大的意义,可以提高汽车安全性的同时带来更好的经济效益。本文对基于LabVIEW的汽车线束检测系统的设计进行了研究。主要内容如下: ⑴阐述了当前国内外线束检测系统的现状和特点,在此基础上提出了一种基于LabVIEW的汽车线束检测系统整体架构。该方案采用计算机作为上位机系统,使用LabVIEW进行上位机软件设计,利用数据库技术对海量数据进行处理,使用虚拟仪器技术进行数据采集,使用功能强大的AVR ATMega64单片机作为下位机硬件核心,利用PCI总线实现上下位机的通信。 ⑵对研究的内容进行了详细的说明。首先介绍了系统设计中涉及到的理论基础,包括虚拟仪器,数据采集等;介绍了系统总体架构,对主要组成进行了阐述,同时分析了硬件和软件总体设计。 ⑶介绍了系统的硬件电路设计,主要介绍了数据采集卡上的总线通信电路、存储电路、单片机及其外围电路、缓冲驱动电路、数模转换及比较电路和导通检测卡上的检测电路、附加电路。 ⑷介绍了系统的上位机软件设计。首先进行了软件的需求分析,然后对系统主界面、选择线束、编辑模块库、编辑测试台、编辑线束、功能设置等软件主要界面进行介绍,主要介绍了各界面的功能,对某些重点功能的实现也进行了详细讲解;对于测试等功能进行了说明,给出了程序设计的具体流程;同时也介绍了LabVIEW软件程序生成可执行文件和安装文件的具体步骤。 ⑸本线束检测系统功能强大,最多能够支持到8192个线束点,能够完成线束的断路、短路、误配、二极管检测和气密测试;附加的模块库导入导出,自学习导入和Excel导入等功能,减小了用户的工作量;采用数据库技术对数据进行存储,也方便了用户的查找和对数据的移植。
上传时间: 2013-04-24
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随着人们生活水平的提高,肥胖逐渐成为一种社会疾病,肥胖容易使人患上阻塞性睡眠呼吸暂停综合症,严重影响生活质量,严重时甚至危及生命。研制性能良好低成本的呼吸机有很好的实际意义。本论文论述了一种基于dsPIC30F3010控制器及无刷直流电机(BrushlessDirectCurrentMotor,简称BLDCM)的呼吸机控制器,实现了反电势法无位置传感器无刷直流电机的运行控制。 论文从基本电磁定律出发,分析了无刷直流电动机结构和工作原理,建立了无刷直流电动机的数学模型,在此基础上详细分析了“反电势法”无刷直流电机控制原理,深入研究了三种反电势过零检测方法,并对检测电路移相产生的转子位置误差进行了分析,给出了补偿方法。 对无刷直流电动机无位置传感器控制中的关键问题——起动方法进行研究,介绍了“反电势法”无刷直流电机控制常用的起动方法,深入讨论了“三段式”起动技术。针对传统“三段式”起动的缺点,论文提出了一种新的外同步到自同步的切换方式。 综合上述,本系统以dsPIC30F3010单片机为控制器,设计了“反电势法”无刷直流电机无位置传感器控制系统的硬件电路,详细介绍了电路各个组成部分的工作原理,同时介绍了控制系统中采用的硬件抗干扰措施。结合dsPIC30F3010的特点,充分利用其片内的资源,设计了系统的软件。实验结果表明系统能够控制电机顺利起动,而且实现了电机正确的换相和稳定的运行。
上传时间: 2013-07-26
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异步电动机直接转矩控制技术是近年来发展起来的一种新型、高性能交流调速技术。它利用电压源型逆变器的工作过程,控制定子磁链的走或停,即调整定子磁链与转子磁链的夹角大小,从而对电机转矩进行直接控制以获得良好的动态性能。 论文首先探讨了直接转矩控制技术的现状和发展趋势,阐述了直接转矩控制的基本原理,分析了常用的圆形磁链轨迹控制方法,详细介绍了直接转矩控制系统主要模块的设计和实现。在分析交流异步电机动态数学模型、转矩和磁链计算方程的基础上,分析了直接转矩控制的异步电动机在低速运行时存在转矩脉动和转速波动较大的问题。基于占空比控制和离散占空比控制的异步电动机直接转矩控制方法,由电机电磁转矩公式和合成电压矢量理论推导了直接计算占空比的方法,在不影响系统各方面性能指标的情况下使降低转矩脉动的计算量大大减少,方便了计算和使用。两种方法均具有系统结构简单、占空比计算量小等优点。研究结果验证了这两种方法的正确性和有效性。在第一种方法中加入了单神经元控制器,使系统的动静态性能得到了提高。接着对利用空间电压矢量调制的直接转矩控制系统进行了研究。仿真结果表明此种方法能够有效的降低转矩脉动,使系统性能得到提高。 以TMS320F2812DSP为CPU搭建了直接转矩控制硬件实验平台,调试了硬件电路。编写了相关软件流程图和程序清单。
上传时间: 2013-04-24
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基于现场总线的网络技术研究是自动控制领域发展的一个热点。在各种工业现场总线中,CAN总线以其成本低、速度快、实时性和可靠性较高等特点被广泛应用于各领域。CIA(CAN in Automation)协会发布了完整的CANopen协议,定义了应用层和通讯子协议,为基于现场总线的分布式控制系统的广泛应用提供了解决之道。 本文研究国内外现场总线发展现状后,以改善现场总线网络通讯系统的运行效率,提高实时性和信息处理能力为前提,浅析CAN总线高层通讯协议CANopen,分析了主、从节点的各个功能,说明了功能的设计和实现方案。 然后,本文将CANopen协议应用于分布式控制系统,详细论述了基于PIC18控制器的从节点和基于DSP控制器的主节点的实现过程。主、从节点具有基于CANopen协议的总线通信功能。从节点具有数字量和模拟量输入输出功能。主节点可以通过键盘对各节点运行状态和各节点参数进行调整,还可以通过液晶屏显示实时控制量和各节点运行状态。PC机能在线监测CAN报文数据流。本文对两种类型节点的设计思想、硬件组成和软件设计均做了详尽的阐述,并给出了部分关键硬件原理图和软件流程图。 最后,把已开发的从节点和主节点组成一个温度测控系统和一个电机控制系统。经过实验室测试,证明系统具有良好的实时性,通讯稳定可靠,解决了传统CAN总线节点通讯可控性差,无法灵活设置的问题。对目前国内CAN总线应用中大多把精力放在硬件之上的底层软件开发,少有使用上层软件协议的习惯,起到了一定的推动意义,提高了应用水平。
上传时间: 2013-04-24
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随着国内交流伺服电机等硬件技术逐步成熟,高运算能力的控制芯片与电机控制技术相结合,具有高效、节能和可移植性好等特点,这样使得交流伺服系统成为现代电机伺服驱动系统的一个发展趋势。 本文主要是基于MCU研究和设计了交流永磁电机位置伺服控制系统。针对三相永磁同步电机的物理方程,通过坐标转换,在d-q旋转坐标系下建立转矩方程,采用Id=0的矢量控制策略,建立一套完整的全数字交流位置伺服控制系统。 硬件方面,采用的是瑞萨公司专用电机控制Tiny系列芯片M30262F8作为控制芯片,并由三菱公司的第三代IPM模块PS21564实现功率驱动,简化了系统电路,缩小了系统的体积,提高了系统的可靠性。由交流电流传感器检测三相定子绕组电流;由增量式磁性编码器检测永磁转子位置,并设计一种比较快速的转子初始检测方法。 软件方面,采用结构化语言C和单片机M16C汇编语言混编,实现了单片机初始化、三环控制、电流跟随型PWM控制,提高编写代码的效率,同时保证系统的实时控制性能;由软件方式实现经典PID控制和简单模糊控制相结合构成“串联校正”闭环控制系统,提高了系统的快速性和抗干扰能力。此外,本文对控制策略进行了研究,阐述了模糊PID控制策略;还介绍了SPWM、SVPWM和跟随型PWM调制。 实验结果表明,本文所设计的伺服控制系统能实现电机的启动,调速和定位等,并能达到系统的性能指标。
上传时间: 2013-05-19
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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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