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控制方案

  • 无位置传感器无刷直流电动机控制系统的设计.rar

    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。

    标签: 无位置传感器 控制系统 无刷直流电动机

    上传时间: 2013-07-08

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  • 基于卡尔曼滤波算法的永磁同步电机无速度传感器控制研究.rar

    永磁同步电机是同步电机的一个重要类型,其转子一般采用稀土永磁材料做激磁磁极,与传统同步电机相比,体积和重量大为减小,而且结构简单,运行可靠,维护更方便。现代电气传动控制的发展趋势之一是开发新的交流调速与伺服系统。无论在矢量控制还是标量控制中,转速与位置的闭环控制都需要在电机轴上安装一个速度传感器,但是由于速度传感器的引进不仅增加了成本,降低了系统可靠性,还存在安装问题,效果并不十分理想。因此高性能无速度传感器控制成为近年来电机研究的热点。 本文在系统介绍卡尔曼滤波器的基础上,将其引入到永磁同步电机无速度传感器状态观测中。由于永磁同步电机是一个强耦合的多阶非线性系统,本文采用了工程实际中普遍采用的泰勒展开式截断的方法,对电机方程线性化处理,将卡尔曼滤波算法推广至非线性系统,并加入了反映电机系统模型误差和环境干扰的系统噪声和测量噪声模型,形成扩展卡尔曼滤波算法。扩展卡尔曼滤波器将电机转子位置与转速作为系统状态变量进行实时估算,并将所得信息反馈到永磁同步电机控制系统中。通过仿真,与电机实际运行状态进行比较,证明了扩展卡尔曼滤波具有良好的动态跟踪能力和抗噪声能力。 针对扩展卡尔曼滤波算法在无速度传感器控制中存在的不足,本文给出了降阶线性卡尔曼滤波算法。降阶线性卡尔曼滤波算法重新选择了系统状态变量,建立新的完全线性化的系统方程,并且卡尔曼滤波算法中的系统协方差矩阵成为时不变序列,因此可以直接应用线性卡尔曼滤波算法。仿真结果证明,与扩展卡尔曼滤波算法相比,新的算法更加简单,减轻了繁重的参数调节任务,易于数字化实现,不仅具备扩展卡尔曼滤波算法的优势,而且在某些性能方面超越了扩展卡尔曼滤波算法。 通过分析得知,由于将系统模型不确定性与测量噪声体现在系统方程中,因此卡尔曼滤波算法在状态估算方面具有良好的性能。本文以降阶线性卡尔曼滤波 算法为理论基础,以永磁同步电机为对象,以数字信号处理器(DSP)为核心,设计了电机状态观测系统的设计方案。整个方案在不增加成本的基础上,充分利用数字信号处理器(DSP)丰富的资源和强大的运算能力,通过检测电机相电流,实时估算出电机转子位置与转速。本系统可以代替传统速度传感器,为电机控制系统提供转子位置和转速反馈信息。本文的下一步主要工作便是将此系统付诸实践,应用于实际工程中,对卡尔曼滤波算法在永磁同步电机无速度传感器控制方面的性能进行进一步研究。关键词:永磁同步电机;无速度传感器;卡尔曼滤波

    标签: 卡尔曼 滤波算法 永磁同步电机

    上传时间: 2013-04-24

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  • 高频逆变电源并联控制策略的研究.rar

    由于传统供电系统的固有缺陷,当单台电源供电时,一旦发生故障可能导致整个系统瘫痪,造成不可估计的损失。逆变电源并联技术是提高逆变电源运行可靠性和扩大供电容量的重要手段。并联技术可以提高逆变电源的通用性和灵活性,使系统设计、安装、组合更加方便,使可靠性进一步提高。 本文主要研究逆变电源输出的数字控制技术,以及逆变电源的并联控制策略,以改善逆变电源的输出性能,提高逆变电源的可靠性,并为分布式发电系统提供最基本的单元模块。本系统采用高频逆变技术,主电路前级采用BOOST升压,后级采用半桥逆变电路,以TI公司的TMS320F2806DSP为主控核心实现了系统的控制功能。本文主要研究内容如下: 1.首先介绍了当前的适合逆变电源的控制策略,分析了这些控制策略的优缺点,介绍了当前的适用于逆变电源并联运行的控制策略,并简单介绍了它们的原理; 2.介绍了逆变电源无线并联的关键技术,依据下垂并联控制的数学模型,对并联系统的功率下垂特性、功率解耦控制思想等方面进行了详细的分析; 3.通过对当前逆变电源控制策略的分析、研究,对所选的逆变电源主电路进行数学建模,设计了逆变电源三闭环调节控制器,并通过Matlab仿真工具进行仿真,验证了该控制策略的可行性; 4.建立了单相逆变电源无线并联控制系统的MATLAB仿真模型,并通过仿真实验对其进行了验证分析,结果表明:该基于下垂法控制的无线并联方案可以使系统实现对输出有功功率、无功功率和谐波功率的良好控制; 5.采用DSP为主控芯片,设计并制作了单相无线并联型逆变电源样机,给出并联型逆变单元输出滤波电感参数选择的工程设计方法和原则,并对上述的三闭环控制策略进行了实验测试,实验结果良好。

    标签: 高频逆变电源 并联控制 策略

    上传时间: 2013-04-24

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  • 高频感应加热电源锁相控制技术的研究.rar

    本文研究了高频感应加热电源的锁相控制技术。分别建立了定角与定时控制技术的MOSFET电压型谐振逆变器仿真模型,分析比较了两者的优缺点,从而得出了定角控制技术为较优的结论;通过理论分析与实验测量MOSFET损耗的方法对最优锁相角度的选取进行了探索;最后设计了以DSP为核心的定角锁相控制电路,并运用MATLAB软件进行了仿真研究以及DSP代码自动生成,验证了方案的可行性。这种控制方法可以使逆变器工作在小感性准谐振状态,降低了MOSFET损耗,具有线路简单、响应迅速、控制灵活等优点,为工程运用打下了坚实的基础。

    标签: 高频感应 加热电源 锁相

    上传时间: 2013-05-29

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  • 基于CANopen协议的分布式控制系统的研究.rar

    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。

    标签: CANopen 协议 分布式控制系统

    上传时间: 2013-04-24

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  • 混合动力汽车驱动系统设计及控制系统的研究.rar

    混合动力汽车采用内燃机和电机作为动力源,成为解决排污和能源问题最具现实意义的途径之一,集成一体化起动/发电机(ISG)技术是当前国际公认的未来汽车的先进技术之一,也是当代汽车发展的重要方向。论文以ISG型混合动力汽车为研究对象,进行了混合动力汽车驱动系统和动力总成控制系统等方面的研究。 本文系统地分析了串联式、并联式以及混联式混和动力汽车动力总成构型的优缺点,介绍了ISG型混合动力汽车结构及主要特点的基础上,首先通过对各总成选型分析,选择了发动机、电机、电池等部件,接着根据性能指标,确定了发动机、电机、电池等部件参数匹配。 动力总成控制系统作为HEV控制系统的关键,主要负责对行驶需求功率的合理分配,保证HEV高效运行,使发动机燃油消耗和排放达到最优。动力总成控制系统的硬件采用了TMS320F2812芯片,由于它功能强大,I/O资源丰富,并且支持广泛用于汽车电控的CAN通讯,因此,非常适合于混合动力汽车的实时控制。本文研究了动力总成控制系统的总体结构,以TMS320F2812型DSP为核心,组建了混合动力总成控制系统的硬件系统。在充分利用DSP内部模块的基础上对它的外部总线进行扩展。并设计了电源模块、A/O模块、IO模块、CAN总线模块和串口通讯模块。在模块化设计方式基础上建立了混合动力控制策略的软件设计。 为了证明设计方案的可行性和DSP总成控制系统的控制性能,在MATIAB/Simulink环境下,以hdvisor为仿真平台,依据系统的结构、控制策略,对相关模块进行修改,建立了ISG型混合动力汽车整车的仿真模型。利用建立的模型,在Advisor仿真软件中输人仿真参数,设置仿真性能,汽车动力性、经济性以及一些重要性能曲线的仿真结果。与同样参数设置的传统燃油汽车仿真结果进行比较表明,油耗和排放都得到了很好的降低。

    标签: 混合动力 汽车驱动 控制系统

    上传时间: 2013-07-08

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  • 光伏并网发电系统及其控制策略的研究.rar

    随着能源的紧张和环境污染日益严重,开发和利用太阳能已受到越来越多的重视。通过光伏并网发电系统将太阳能转换为电能,并将电能输送到电网上,是太阳能利用的主要形式。 本文对光伏并网发电系统的控制策略进行了深入的研究。首先,分析了太阳能电池发电的基本原理,得出了太阳能电池的等效模型,通过分析太阳能电池的I-V特性,可以看出太阳能电池是一非线性电源,而且输出电能受环境温度和光照强度的影响,为了使太阳能电池能够最大效率地将太阳能转化为电能,需要对其进行最大功率点跟踪。通过分析和对比各种最大功率点跟踪方法的优缺点,采用了改进扰动观察法结合BOOST升压电路来对电池板进行最大功率点跟踪的方案。其次,分析对比并网电流的各种控制方式,确定采用滞环比较方式对并网电流进行控制,为了使并网电流稳定可靠地向电网送电,采用双闭环控制策略对并网逆变器进行控制,使逆变器输出电流能与电网电压同频同相,以单位功率因数向电网输电。最后,对光伏并网发电系统的孤岛效应进行了研究,介绍了各种孤岛检测方法,分析了基于正反馈的主动移频式孤岛检测方法(AFDPF)的参数优化方案,为AFDPF检测盲区的分析提供理论依据。 本文在MATLAB/Simulink仿真环境下,利用SimPowerSystems功能模块建立了仿真模型,对太阳能电池板的数学模型,最大功率点跟踪控制策略,并网控制策略进行验证仿真。仿真结果证明了本文的方案和控制策略的正确性。

    标签: 光伏并网 发电系统 控制策略

    上传时间: 2013-07-14

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  • 动态匹配换能器的超声波电源控制策略.rar

    超声波电源广泛应用于超声波加工、诊断、清洗等领域,其负载超声波换能器是一种将超音频的电能转变为机械振动的器件。由于超声换能器是一种容性负载,因此换能器与发生器之间需要进行阻抗匹配才能工作在最佳状态。串联匹配能够有效滤除开关型电源输出方波存在的高次谐波成分,因此应用较为广泛。但是环境温度或元件老化等原因会导致换能器的谐振频率发生漂移,使谐振系统失谐。传统的解决办法就是频率跟踪,但是频率跟踪只能保证系统整体电压电流同频同相,由于工作频率改变了而匹配电感不变,此时换能器内部动态支路工作在非谐振状态,导致换能器功率损耗和发热,致使输出能量大幅度下降甚至停振,在实际应用中受到限制。所以,在跟踪谐振点调节逆变器开关频率的同时应改变匹配电感才能使谐振系统工作在最高效能状态。针对按固定谐振点匹配超声波换能器电感参数存在的缺点,本文应用耦合振荡法对换能器的匹配电感和耦合频率之间的关系建立数学模型,证实了匹配电感随谐振频率变化的规律。给出利用这一模型与耦合工作频率之间的关系动态选择换能器匹配电感的方法。经过分析比较,选择了基于磁通控制原理的可控电抗器作为匹配电感,通过改变电抗控制度调节电抗值。并给出了实现这一方案的电路原理和控制方法。最后本文以DSP TMS320F2812为核心设计出实现这一原理的超声波逆变电源。实验结果表明基于磁通控制的可控电抗器可以实现电抗值随电抗控制度线性无级可调,由于该电抗器输出正弦波,理论上没有谐波污染。具体采用复合控制策略,稳态时,换能器工作在DPLL锁定频率上;动态时,逐步修改匹配电抗大小,搜索输出电流的最大值,再结合DPLL锁定该频率。配合PS-PWM可实现功率连续可调。该超声波换能系统能够有效的跟随最大电流输出频率,即使频率发生漂移系统仍能保持工作在最佳状态,具有实际应用价值。

    标签: 动态 换能器 超声波电源

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:lacsx

  • 三相电压型PWM整流器无交流电流传感器控制策略研究.rar

    本文分别建立了三相电压型PWM整流器在三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相同步旋转坐标系中的数学模型,对三相电压型PWM整流器多种电流控制策略进行了研究和对比,并对三相电压型PWM整流器控制系统的设计进行了研究。 通常情况下,PWM整流器控制系统需要用到交流电压、电流传感器以及直流电压传感器,以实现直流电压和交流电流的双闭环控制。利用传感器可以快速、便捷地获得电压电流参数,但也导致了系统体积大、成本较高,并降低了系统运行可靠性。为此,本文研究和总结了三相电压型PWM整流器无交流电流传感器的三种控制策略:基于直流侧电流检测的控制策略、基于直流电压检测的控制策略和基于状态空间平均技术的控制策略。并通过Matlab中的Simulink仿真软件对前两种控制策略进行了仿真验证分析。 在以上理论的分析基础上,本文设计并实现了一套以TMS320F2812 DSP为控制核心的无交流电流传感器的PWM整流器的控制系统的解决方案,包括控制系统的硬件解决方案和软件解决方案,搭建了实验平台并进行了调试。

    标签: PWM 三相电压型 整流器

    上传时间: 2013-04-24

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  • 中央空调温度模糊集散控制系统设计.rar

    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。

    标签: 中央空调 温度 模糊集

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:yangzhiwei