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建模与控制仿真

  • 开关磁阻电机的新型齿极结构及自组织模糊控制

    开关磁阻电机驱动系统(SRD)是一种新型交流驱动系统,以结构简单、坚固耐用、成本低廉、控制参数多、控制方法灵活、可得到各种所需的机械特性,而备受瞩目,应用日益广泛.并且SRD在宽广的调速范围内均具有较高的效率,这一点是其它调速系统所不可比拟的.但开关磁阻电机(SRM)的振动与噪声比较大,这影响了SRD在许多领域的应用.本文针对上述问题进行了研究,提出了一种新型齿极结构,可有效降低开关磁阻电机的振动与噪声.通过电磁场有限元计算可看出,在新型齿极结构下,导致开关磁阻电机振动与噪声的径向力大为减小,尤其是当转子极相对定子极位于关断位置时,径向力大幅度地减小,并改善了径向力沿定子圆周的分布,使其波动减小,从而减小了定子铁心的变形与振动,进而降低了开关磁阻电机的噪声.静态转矩因转子极开槽也略微减小,但对电机的效率影响不大.开关磁阻电机因磁路的饱和导致参数的非线性,又因在不同控制方式下是变结构的.这使得开关磁阻电机的控制非常困难.经典的线性控制方法如PI、PID等方法用于开关磁阻电机的控制,效果不好.其它的控制方法如滑模变结构控制、状态空间控制方法等可取得较好的控制效果但大都比较复杂,实现起来比较困难.而智能控制方法如模糊控制本身为一种非线性控制方法,对于非线性、变结构、时变的被控对象均可取得较好的控制效果且不需知道被控对象的数学模型,这对于很难精确建模的开关磁阻电机来说尤其适用.同时,模糊控制实现比较容易.但对于变参数、变结构的开关磁阻电机来说固定参数的模糊控制在不同条件下其控制效果难以达到最优.为取得最优的控制效果,该文采用带修正因子的自组织模糊控制器,采用单纯形加速优化算法通过在线调整参数,达到了较好的控制效果.仿真结果证明了这一点.

    标签: 开关磁阻电机 自组织 模糊控制

    上传时间: 2013-05-16

    上传用户:大三三

  • 双电机独立驱动电动车稳定性控制研究与试验车设计

    论文根据系统具体控制对象将多电机独立驱动电动车的操稳性控制划分为间接稳定性控制与直接稳定性控制两大类,前者以优化车轮和路面的相对运动为目标;而后者直接以整车运动状态参量为调节对象.针对双电机前轮驱动EV,提出了基于自由轮转速信息的驱动防滑控制.分析了汽车转向过程的差速动力学原理,在Ackermann-Jeantand转向侧几何模型下讨论了理想差速过程中车轮驱/制动转矩变化应满足的条件.根据上述分析提出了一种双模式转矩分配电子差速器设计思路.分析了直接横摆力偶矩的产生与简化的转矩分配方法.基于零侧偏理想模型设计了双电机EV的前馈直接横摆力偶矩控制器并进行数值仿真,结果显示该方法能一定程度改善操稳性,但控制效果受系统非线性影响较大.提出应用隐模型跟踪最优控制理论的DYC控制策略,设计了控制器并进行仿真计算,证明此控制方法能在降低质心侧偏的同时保证横摆角速度响应的稳定、平滑、快速,并能适应不同路面情况.通过仿真讨论前驱动或后驱动布局与DYC控制效果的关系以及系统对汽车质心参数变化的适应性.设计并改装了双电机前轮独立驱动试验车.初步试车中该车转向与加速皆运行良好,以此为基础未来可进行控制策略实车测试.

    标签: 电机 独立 控制研究 电动车

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:LSPSL

  • 模糊控制和传统PID 控制的仿真研究

    本文运用模糊控制与PID 控制分别对同一受控对象进行控制。通过MATLAB 仿真,表明了模糊控制与传统的PID控制相比明显地改善了控制系统的动态性能。关键词:模糊控制,PID 控制,MATLA

    标签: PID 模糊控制 控制 仿真研究

    上传时间: 2013-08-01

    上传用户:huangzchytems

  • 大功率DCDC变换器ARM控制系统及EMC的研究

    本文对燃料电池车用DC/DC变换器的基本原理以及控制策略进行了较为详尽的分析和讨论,对基于ARM的DC/DC变换器控制系统的软硬件设计作了较为详尽的论述,对控制系统的电磁兼容作了详细的研究并给出了提高电磁兼容能力的措施。本文介绍了本课题研究的背景,燃料电池电动汽车的特性和研究的目的与意义并分析了大功率DC/DC变换器主电路的拓扑结构、工作原理和电磁兼容环境。在此基础上,从控制电路的最小系统、检测系统、脉冲发生系统以及驱动电路、CAN通讯电路等方面重点讨论了DC/DC变换器控制系统的硬件设计以及驱动电路的设计。本文在DC/DC变换器电感电流连续状态空间小信号数学模型的基础上,应用MATLAB软件对大功率DC/DC变换器单环控制系统进行了建模和仿真分析,给出了具有实际指导意义的结论,设计了基于ARM控制系统的软件结构并编写了相应的软件代码。此外,本文从硬件和软件两个方面重点讨论了控制系统的电磁兼容以及抗干扰措施。在系统硬件和软件基础上进行了功率试验并给出了试验结果以及今后改进的方向。

    标签: DCDC ARM EMC 大功率

    上传时间: 2013-07-12

    上传用户:wao1005

  • JPEG2000标准中算术编码的FPGA设计与码率控制算法的研究

    JPEG2000是由ISO/ITU-T组织下的IECJTC1/SC29/WG1小组制定的下一代静止图像压缩标准,其优良的压缩特性使得它将具有广泛的应用领域。JPEG2000算法非常复杂,图像编码过程占用了大量的处理器时间开销和内存开销,因而通过对JPEG2000算法进行优化并采用硬件电路来实现JPEG2000标准的部分或全部内容,对加快编码速度从而扩展其应用领域有重要的意义。 本文的研究主要包括两方面的内容,其一是JPEG2000算术编码器算法的研究与硬件设计,其二是JPEG2000码率控制算法的研究与优化算法的设计。在研究算术编码器过程中,首先研究了JPEG2000中基于上下文的MQ算术编码器的编码原理和编码流程,之后采用有限状态机和二级流水线技术,并在不影响关键路径的情况下通过对算术编码步骤优化采用硬件描述语言对算术编码器进行了设计,并通过了功能仿真与综合。实验证明该设计不但编码速度快,而且流水线短,硬件设计的复杂度低且易于控制。 在研究码率控制算法过程中,首先结合率失真理论建立了算法的数学模型,并验证了该算法的有效性,之后深入分析了该数学模型的实现流程,找出影响算法效率的关键路径。在对算法优化时采用黄金分割点算法代替原来的二分查找法,并使用了码块R-D斜率最值记忆和码率误差控制算法。实验证明,采用优化算法在增加少量系统资源的情况下使得计算效率提高了60%以上。之后,分析了率失真理论与JPEG2000中PCRD-opt算法的具体实现,又提出了一种失真更低的比特分配方案,即按照“失真/码长”值从大到小通道编码顺序进行编码,通过对该算法的仿真验证,得出在固定码率条件下新算法将产生更少的失真。

    标签: JPEG 2000 FPGA 标准

    上传时间: 2013-07-13

    上传用户:long14578

  • 基于FPGA的PWM控制多重逆变器的设计与实现

    逆变器在自动控制系统、电机交流调速、电力变换以及电力系统控制中都起着重要的作用;各系统对逆变器的性能需求也越来越高。PWM控制多重逆变器正是基于这些需求,实现可变频、调压、调相、低谐波、高稳定性的解决方案。 PWM控制逆变器通过对每个脉冲宽度进行控制,以达到控制输出电压和改善输出波形的目的;多重逆变器则是把几个矩形波逆变器的输出组合起来起来形成阶梯波,从而消除谐波;PWM控制多重逆变器综合上述两种技术的特点,非常适合于应用在对谐波、电压输出及稳定性要求比较高的场合。电力半导体技术和集成电路技术的快速发展,使得多重逆变器的控制、实现成为可能。 本文首先分析风力发电系统对逆变器的要求,从多重逆变器理论和PWM逆变器理论出发,提出同步式PWM控制电压型串联多重逆变器系统解决方案。本方案也可以应用在逆变电源、交流电机调速及电力变换领域中。 文中建立了一个多重逆变器的PWM控制算法模型。该算法可完成频率、相位、幅值可调的多重逆变器的PWM控制,且能完成逆变器故障运行下的保护与告警。并在MATLAB/SIMULINK环境下对算法模型进行仿真与分析。 在比较了现有PWM发生解决方案的基础上,本文提出了一个基于FPGA(可编程逻辑阵列)的多重逆变器PWM控制系统实现方案。并给出一个主要由FPGA、ADC/DAC、驱动与保护电路、逆变器主回路及其他外围电路构成的多重逆变器系统解决方案。实验结果表明,此方案系统结构简单、可行,很好完成上述多重逆变器的PWM控制算法。

    标签: FPGA PWM 控制 多重

    上传时间: 2013-06-28

    上传用户:wmwai1314

  • 基于ARM的小区供水嵌入式智能控制系统研究与开发

    随着变频调速技术的快速发展,基于变频调速的恒压供水系统越来越多的应用到了小区供水中。与恒速供水系统相比,变频调速恒压供水系统取得了较好的节能效果,但是由于其压力设定值一般是按系统最大能量需求时设定的,并且该设定值一旦设定后不能依据系统的能量需求自动做实时调整,使系统在大部分时间内供给的能量大于需求的能量。因此,该供水方式并没有把变频调速的节能潜力全部发挥出来。本文针对变频调速恒压供水系统这一不足,提出了变频调速实时恒压供水方式,它能依据系统的能量需求实时的调整压力设定值,能更好的发挥变频调速的节能潜力。 本文首先依据泵理论和水动力学对供水系统进行了深入的分析和研究,详细探讨了供水系统的节能原理,从而为后续章节中控制策略的选择奠定了基础。 然后针对供水系统的精确数学模型难以建立的问题,本文采用了专家系统。该专家系统能依据用户能量需求的不同,实时给出泵出口的压力设定值;在此基础上通过模糊-PID控制使供水系统迅速进入稳定状态,同时使系统具有快速性、稳定性和良好的鲁棒性。通过MATLAB仿真工具对整个控制系统进行了仿真,仿真结果表明该控制系统与常规PID控制相比具有更好的控制品质。 最后以ARM7LPC-2129为硬件基础,实现了以上各个部分的功能。另外还采用VB开发了上位机监控界面;开发了基于ARM的CAN接口,为供水系统的网络化提供技术支持;使用ARM7LPC-2129的通用输入输出口,实现了供水系统中电机的组合运行或单机启停控制;泵运行状态和火灾显示等辅助功能的实现。

    标签: ARM 嵌入式 智能控制 系统研究

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:moshushi0009

  • 基于FPGA的无线信道仿真器设计与实现

    随着人们对无线通信需求和质量的要求越来越高,无线通信设备的研发也变得越来越复杂,系统测试在整个设备研发过程中所占的比重也越来越大。为了能够尽快缩短研发周期,测试人员需要在实验室模拟出无线信道的各种传播特性,以便对所设计的系统进行调试与测试。无线信道仿真器是进行无线通信系统硬件调试与测试不可或缺的仪器之一。 本文设计的无线信道仿真器是以Clarke信道模型为参考,采用基于Jakes模型的改进算法,使用Altera公司的StratixⅡ EP2S180模拟实现了频率选择性衰落信道。信道仿真器实现了四根天线数据的上行接收,每根天线由八条可分辨路径,每条可分辨路径由64个反射体构成,每根天线可分辨路径和反射体的数目可以独立配置。通过对每个反射体初始角度和初始相位的设置,并且保证反射体的角度和相位是均匀分布的随机数,可以使得同一条路径不同反射体之间的非相关特性,得到的多径传播信道是一个离散的广义平稳非相关散射模型(WSSUS)。无线信道仿真器模拟了上行数据传输环境,上行数据由后台产生后储存在单板上的SDRAM中。启动测试之后,上行数据在CPU的控制下通过信道仿真器,然后送达基带处理板解调,最后测试数据的误码率和误块率,从而分析基站的上行接收性能。 首先,本文研究了3GPP TS 25.141协议中对通信设备测试的要求和无线信道自身的特点,完成了对无线信道仿真器系统设计方案的吸收和修改。 其次,针对FPGA内部资源结构,研究了信道仿真器FPGA实现过程中的困难和资源的消耗,进行了模块划分。主要完成了时延模块、瑞利衰落模块、背板接口模块等的RTL级代码的开发、仿真、综合和板上调试;完成了FPGA和后台软件的联合调试;完成了两天线到四天线的改版工作,使FPGA内部的工作频率翻了一倍,大幅降低了FPGA资源的消耗。 最后,在完成无线信道仿真器的硬件设计之后,对无线信道仿真器的测试根据3GPP TS 25.141 V6.13.0协议中的要求进行,即在数据误块率(BLER)一定的情况下,对不同信道传播环境和不同传输业务下的信噪比(Eb/No)进行测试,单天线和多天线的测试结果符合协议中规定的信噪比(Eb/No)的要求。

    标签: FPGA 无线信道 仿真器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:小杨高1

  • 基于FPGA的永磁电机控制系统

    随着经济的发展,科学技术的进步,永磁电机的研发和控制技术都有了快速的发展。永磁电机的发展也带来了永磁电机控制器的发展,电机控制器已经由传统的模拟元件控制器,逐渐转向数模混合控制器、全数字控制器。基于现场可编程门阵列(FPGA——Field Programmable Gate Array)的新一代数字电机控制技术得到越来越多的关注。现在的FPGA不仅实现了软件需求和硬件设计的完美集合,还实现了高速与灵活性的完美结合,使其已超越了ASIC器件的性能和规模。在工业控制领域,FPGA虽然起步较晚,但是发展势头迅猛。    本文在介绍了传统无刷直流电机控制技术的基础上,分析了采用FPGA实现电机控制的优点。详细介绍了使用硬件编程语言,在FPGA中编程实现永磁无刷直流电机速度闭环控制的各个关键环节,如:PI调节器、数字PWM等等。在实现永磁无刷直流电机速度闭环控制的同时,将速度检测环节采用FPGA实现,减小了系统硬件开销。在实现单台永磁无刷直流电机速度闭环控制的基础上,本文在一片FPGA芯片上实现了多台永磁无刷直流电机的速度闭环独立控制系统。介绍了采用FPGA进行多台电机控制具有独特的优势,这些优势使得FPGA在实现多台电机控制时非常方便,具有单片机(MCU)和数字信号处理器(DSP)无法比拟的优点。文中对基于FPGA的单台和多台永磁无刷直流电机控制系统分别进行了实验验证。    FPGA编程灵活,设计方便,本文在FPGA中实现了各种不同的PWM调制方式。从电路方面详细分析了采用不同的PWM调制,换相时无刷直流电机母线的反向电流问题。借助FPGA平台,对各种PWM调制方式进行了实验,对理论分析进行了验证。    另外,本文介绍了目前非常流行的一种FPGA图形化设计方法,即基于XSG(Xilinx System Generator)的FPGA设计。这种设计方法具有图形化、模块化的优点,大大方便了用户的FPGA开发设计。在XSG中建立的仿真系统,区别于传统的Simulink仿真,可以直接生成相应的硬件编程语言代码下载到FPGA中运行。本文借助XSG软件设计在XSG/Simulink中实现了永磁同步电机矢量控制系统的混合建模算法,并进行了仿真。

    标签: FPGA 永磁电机 控制系统

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:wangyi39

  • 多功能波形发生器VHDL程序与仿真

    多功能波形发生器VHDL程序与仿真\r\nURAT VHDL程序与仿真\r\nASK调制与解调VHDL程序及仿真\r\n LCD控制VHDL程序与仿真

    标签: VHDL 多功能 仿真 波形发生器

    上传时间: 2013-08-09

    上传用户:pkkkkp