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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氙灯作为高强度气体放电灯，其较好的显色性，高光效等优点大大超过传统的卤钨灯，越来越受到市场的青睐，与其配套的电子镇流器的研制也成了热点。鉴于氙灯复杂的启动特性，与模拟控制相比，数字控制因其较大的灵活性在此控制方面显示了较大的优势。本文将以数字控制的汽车头灯电子镇流器为研究课题，对其一些关键的问题加以研究和探讨。 论文的绪论部分将首先介绍汽车头灯的发展历史，接着对汽车头灯电子镇流器存在的难点问题做简要的分析，指出目前其所处的现状，并结合汽车头灯未来发展趋势谈谈本次课题的可行性和必要性。 第二章首先给出了目前氙灯电子镇流器的基本电路结构，考虑到第一级直流升压变流电路的重要性，较详细讨论了目前具备升压功能的几个典型电路的特点。鉴于氙灯较高的点火要求，对几种典型的点火电路做了分析比较，最后讨论了控制模式及其具体的控制方式。 第三章对汽车头灯电子镇流器进行了全面的设计。依据汽车头灯电子镇流器的主要技术指标，较详细给出了主电路的设计过程，并还对其做了相应的损耗分析及效率估计。接着介绍了单级电压递升式点火电路设计，模数控制方式的原理，及控制回路中典型控制电路的设计，最后通过实际样机的制作，论证其设计的合理性。 第四章详细分析了高强度气体放电灯的启动特性，并根据金卤灯和氙灯各自启动特点及相应要求，分别提出了适合各自启动要求的控制方法。此外，在大量文献阅读的基础上，比较了当前典型的恒功率控制方案。在这个基础上，提出了基于数模混合控制的新型恒功率控制方案。最后通过实验验证了这些控制方法的可行性及正确性。
上传时间： 2013-07-09
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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
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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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