以“混合式步进电动机驱动控制系统设计”和“电动座椅控制系统设计”作为实际应用背景，分析了两种不同种类电动机的原理特性和控制方法，阐述了这两个系统的开发过程，研究了单片机在这两个系统中的应用，进一步挖掘了单片机在电机运动控制领域中的应用潜力。 文中分两个部分分别对这两个系统进行了介绍。在混合式步进电动机驱动控制系统部分，介绍了步进电动机的运行特性和控制方法，建立了仿真模型并对步进电动机各主要的运行特性进行了仿真研究，着重叙述了步进电动机多步距角控制、斩波恒流控制和升降频控制等控制功能，以及上位机控制软件的实现过程。电动座椅控制系统部分，首先阐述了无刷直流电动机的运行特性，建立了仿真模型并对先进PID控制方法在无刷直流电动机中的应用进行了仿真研究，着重阐述了位置记忆功能的实现过程。 实验结果表明，系统硬件和软件设计合理可行，圆满的完成了既定的开发任务，实现了所有的预定功能，且运行性能良好。混合式步进电动机驱动控制系统可以通过上位机和控制面板分别控制，可以驱动不同种类的步进电动机且具备多种控制功能。电动座椅控制系统将无刷直流电动机应用到了电动座椅领域，且实现了电动座椅的智能化。这些也正是本文的创新之处。另外，结构化的硬件设计方法及模块化的软件设计法使得系统具有较好的通用性和可扩展性。
上传时间： 2013-05-26
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高速电机由于转速高、体积小、功率密度高，在涡轮发电机、涡轮增压器、高速加工中心、飞轮储能、电动工具、空气压缩机、分子泵等许多领域得到了广泛的应用。永磁无刷直流电机由于效率高、气隙大、转子结构简单，因此特别适合高速运行。高速永磁无刷直流电机是目前国内外研究的热点，其主要问题在于：（1）转子机械强度和转子动力学；（2）转子损耗和温升。本文针对高速永磁无刷直流电机主要问题之一的转子涡流损耗进行了深入分析。转子涡流损耗是由定子电流的时间和空间谐波以及定子槽开口引起的气隙磁导变化所产生的。首先通过优化定子结构、槽开口和气隙长度的大小来降低电流空间谐波和气隙磁导变化所产生的转子涡流损耗；通过合理地增加绕组电感以及采用铜屏蔽环的方法来减小电流时间谐波引起的转子涡流损耗。其次对转子充磁方式和转子动力学进行了分析。最后制作了高速永磁无刷直流电机样机和控制系统，进行了空载和负载实验研究。论文主要工作包括： 一、采用解析计算和有限元仿真的方法研究了不同的定子结构、槽开口大小、以及气隙长度对高速永磁无刷直流电机转子涡流损耗的影响。对于2极3槽集中绕组、2极6槽分布叠绕组和2极6槽集中绕组的三台电机的定子结构进行了对比，利用傅里叶变换，得到了分布于定子槽开口处的等效电流片的空间谐波分量，然后采用计及转子集肤深度和涡流磁场影响的解析模型计算了转子涡流损耗，通过有限元仿真对解析计算结果加以验证。结果表明：3槽集中绕组结构的电机中含有2次、4次等偶数次空间谐波分量，该谐波分量在转子中产生大量的涡流损耗。采用有限元仿真的方法研究了槽开口和气隙长度对转子涡流损耗的影响，在空载和负载状态下的研究结果均表明：随着槽开口的增加或者气隙长度的减小，转子损耗随之增加。因此从减小高速永磁无刷电机转子涡流损耗的角度考虑，2极6槽的定子结构优于2极3槽结构。 二、高速永磁无刷直流电机额定运行时的电流波形中含有大量的时间谐波分量，其中5次和7次时间谐波分量合成的电枢磁场以6倍转子角速度相对转子旋转，11次和13次时间谐波分量合成的电枢磁场以12倍转子角速度相对转子旋转，这些谐波分量与转子异步，在转子保护环、永磁体和转轴中产生大量的涡流损耗，是转子涡流损耗的主要部分。首先研究了永磁体分块对转子涡流损耗的影响，分析表明：永磁体的分块数和透入深度有关，对于本文设计的高速永磁无刷直流电机，当永磁体分块数大于12时，永磁体分块才能有效地减小永磁体中的涡流损耗；反之，永磁体分块会使永磁体中的涡流损耗增加。为了提高转子的机械强度，在永磁体表面通常包裹一层高强度的非磁性材料如钛合金或者碳素纤维等。分析了不同电导率的包裹材料对转子涡流损耗的影响。然后利用涡流磁场的屏蔽作用，在转子保护环和永磁体之间增加一层电导率高的铜环。有限元分析表明：尽管铜环中会产生涡流损耗，但正是由于铜环良好的导电性，其产生的涡流磁场抵消了气隙磁场的谐波分量，使永磁体、转轴以及保护环中的损耗显著下降，整体上降低了转子涡流损耗。分析了不同的铜环厚度对转子涡流损耗的影响，研究表明转子各部分的涡流损耗随着铜屏蔽环厚度的增加而减小，当铜环的厚度达到6次时间谐波的透入深度时，转子损耗减小到最小。 三、对于给定的电机尺寸，设计了两台电感值不同的高速永磁无刷直流电机，通过研究表明：电感越大，电流变化越平缓，电流的谐波分量越低，转子涡流损耗越小，因此通过合理地增加绕组电感能有效的降低转子涡流损耗。 四、研究了高速永磁无刷直流电机的电磁设计和转子动力学问题。对比分析了平行充磁和径向充磁对高速永磁无刷直流电机性能的影响，结果表明：平行充磁优于径向充磁。设计并制作了两种不同结构的转子：单端式轴承支撑结构和两端式轴承支撑结构。对两种结构进行了转子动力学分析，实验研究表明：由于转子设计不合理，单端式轴承支撑结构的转子转速达到40，000rpm以上时，保护环和定子齿部发生了摩擦，破坏了转子动平衡，导致电机运行失败，而两端式轴承支撑结构的转子成功运行到100，000rpm以上。 五、最后制作了平行充磁的高速永磁无刷直流电机样机和控制系统，进行了空载和负载实验研究。对比研究了PWM电流调制和铜屏蔽环对转子损耗的影响，研究表明：铜屏蔽环能有效的降低转子涡流损耗，使转子损耗减小到不加铜屏蔽环时的1/2；斩波控制会引入高频电流谐波分量，使得转子涡流损耗增加。通过计算绕组反电势系数的方法，得到了不同控制方式下带铜屏蔽环和不带铜屏蔽环转子永磁体温度。采用简化的暂态温度场有限元模型分析了转子温升，有限元分析和实验计算结果基本吻合，验证了铜屏蔽环的有效性。
上传时间： 2013-05-18
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汽车从批量生产到现在已经有100多年的历史，其中，车辆电子化、电动化取得了惊人的进展，伴随而来的是汽车用电量的迅速增加。专家预计到2010年电气方面功率会达到10kW，电流将会增加3倍以上，如不增加电流，最有效的方法是尽量提高汽车电源供电电压。电压最好能在人体安全电压范围(DC60V)以下，42V是一种解决办法。采用42V电源，可以直接减小导线尺寸和实现轻量化，从而降低成本。 在新的42V电源系统中，采用42V/14V双电压方案，对目前的电气系统冲击较小，过渡平缓。本文在综合国内外相关研究的基础上，对42V/14V双电压电气系统的技术发展以及现状进行了较系统的研究。主要研究内容如下： 首先，本文分析了汽车电源升压的原因，介绍了国内外的现状。研究探讨新型42V电源系统对汽车蓄电池的影响，介绍了混合动力车用蓄电池的特点，比较目前混合动力车用几种蓄电池的方案。因为42V/14V双电压共存，存在多种直流电压变换器，本文分析了DC/DC变换器的结构和原理，设计了高频斩波型和二重软开关两种DC/DC变换器模块方案。 其次，介绍了混合动力汽车42V一体化启动发电机系统装置的特点，叙述其工作原理和系统组成。提出了一种基于永磁同步电机ISG系统的设计方案。在对永磁同步电机理论研究的基础上，本文完成了对永磁同步电机起动的实验和调试。通过对实验样机做起动实验，验证了本文设计的ISG系统及电机的硬件驱动的可行性。 最后，汽车电源系统升压会产生更高的瞬态高压和更强的电磁干扰，本文简要分析了其产生的原因，阐述了基本的抑制方法。 目前汽车电源系统由14V电源向42V电源发展已经是必然的趋势。作为过渡阶段，对42V/14V双电压系统的研究将会是汽车界最近时期的一个重要内容。42V汽车电源系统标准的实施，将对汽车电器和电子设备带来巨大的冲击，同时也会给整个汽车界带来新一轮的电气技术革命。
上传时间： 2013-07-23
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·摘 要:通过合理选择步进电机相绕组细分电流波形，提出并介绍了基于AT89C51单片机控制的斩波恒流均匀细分驱动方案及实现技术。运行结果表明所设计的驱动系统具有细分精度高、运行平稳且噪声小、功耗低、可靠性好、性价比高等优点。
上传时间： 2013-05-18
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零漂移放大器可动态校正其失调电压并重整其噪声密度。自稳零型和斩波型是两种常用类型，可实现 nV 级失调电压和极低的失调电压时间/温度漂移。放大器的 1/f 噪声也视为直流误差，也可一并消除。零漂移放大器为设计师提供了很多好处：首先，温漂和 1/f 噪声在系统中始终起着干扰作用，很难以其它方式消除，其次，相对于标准的放大器，零漂移放大器具有较高的开环增益、电源抑制比和共模抑制比，另外，在相同的配置下，其总输出误差低于采用标准精密放大器的输出误差
上传时间： 2013-11-23
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本文设计出一种新型灯光调光控制系统。系统采用先进的智能功率模块((IPM)取代以往的可控硅作为功率变换器件,以Intel16 位单片机为核心控制器采用AC-DC-AC 变换技术使输出的波形较可控硅斩波后的波形有很大的改善,这不仅降低了变压器的损耗而且延长了灯的寿命,提高了系统的运行质量。现场总线CAN 的运用使得整个系统便于集中监控、管理。调光器是机场助航灯光系统的核心控制设备。目前,国内外使用的调光器主要采用可控硅斩波技术,这种调光器存在波形畸变大、电网要求高、对电网污染严重、效率低、负载适应能力差等缺点。针对以往系统存在的不足,提出了正弦波调光器,它采用逆变技术,输出标准正弦电压,它的优点是对负载适应能力强、对电网要求低、污染轻、效率高、输出波形好等。正弦波调光器采用逆变技术,输出幅度可调的标准正弦电压,通过控制算法实现对灯光回路的高精度恒流控制。“正弦波调光器”将极大地提高调光器的技术水平,改善调光器的性能,增强市场竞争能力。
上传时间： 2013-11-02
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设计了一种基于nRF24L01的无线心电采集系统， 该系统采用模拟集成电路对心电信号进行调理和采样，通过前置放大电路、带通滤波电路、主放大电路、50 Hz陷波电路、电平抬升电路等电路调理心电信号后，使用无线传输模块nRF24L01将心电信号发送至上位机中显示， 从而达到通过PC显示和监测心律变化的目的。
上传时间： 2013-10-09
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将机械鼠标的滚动动作和左右键的操作转换成开关信号，用方波电路产生的方波信号代替原鼠标内光敏传感器的脉冲信号，用相应的开关动作可以实现鼠标光标移动和鼠标的单双击操作！而用发射和接收电路代替原来的鼠标线，可以实现鼠标的遥控。
上传时间： 2013-12-21
上传用户：zhangjinzj
本设计以P89V51RD2FN单片机为电动小车的控制核心，采用MSA-LD2.0倾角传感器实时测量跷跷板的倾斜角，用ST198光电传感器检测黑色引导线监测小车运动。光电传感器和倾角传感器模块把实时测量信号馈送至单片机，利用专用细分芯片TA8435H驱动步进电机，以脉宽调制式斩波方式对步进电机步进角进行细分，控制和调节小车速度。采用增量式PID控制算法确保小车能够达到平衡；用RT128×64M液晶显示时间、角度等参数。经测试表明：小车各项性能指标达到设计要求，能够实现30秒内小车行驶到规定点，并保持跷跷板平衡；在跷跷板一端配重可调整的情况下，小车也能自动找到平衡点并保持跷跷板平衡。
上传时间： 2013-12-07
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在我国煤矿的生产过程中，人员和设备的安全始终是煤矿开采最为关心的问题，煤矿井下瓦斯气体所引起的爆炸事故，会造成巨大的人员和财产损失其中甲烷气体是瓦斯气体的最主要的成分。传统上的甲烷气体检测大都采用化学检测方法，但是该种方法存在很多不足，人们开始研究采用光学方法代替化学检测的方法。本文采用了基于蚂蚁算法的光谱吸收光纤监测系统对甲烷气体实施监测本论文通过对瓦斯气体（主要成分是甲烷）检测技术的历史发展背景和国内外刈其研究现状的介绍，对于传统的甲烷气体检测系统中存在的缺陷和局限性问题分析，提出了基于蚂蚁算法的光谱吸收光纤甲烷隘测系统。首先介绍了气体光谱吸收原理和蚂蚁算法的基本原理，然后详细说明了蚂蚁BP神经网络算法，系统采用了型号为 MXSLD-CS65M5A的激光器，斩波器，测量气室等甲烷气体传感器系统，通过使用蚂蚁BP神经网络算法对测量数据进行优化设计，最后选用 Labview软件对数据进行测量显示，测试系统运行的可行性。通过实验，检验了基于蚂蚁算法的光谱吸收光纤甲烷传感系统的效果，本系统的实验测试数据可以通过 LabView软件的设计进行保存，对甲烷气体浓度的检测达到良好的运行效果，系统具有实时监测和自动报警功能。研究基于蚂蚁算法的光谱吸收光纤甲烷传感系统对于煤矿安全生产具有十分重要的意义和应用前景。
标签： 蚂蚁算法
上传时间： 2022-03-10
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