无刷直流电机具有输出转矩大、调速性能好、运行可靠等一系列优点,具有广泛的应用前景,其传统的理论分析及设计方法已经比较成熟。它的进一步推广和应用,在很大程度上有赖于对其控制策略的研究。本文主要研究了无刷直流电机的速度控制问题。 无刷直流电机是一种多变量和非线性的控制系统,传统的控制方法很难满足对它的精确控制。近代模糊控制理论在无刷直流电机的控制中得到了广泛的应用,提高了控制系统的性能。但是,在模糊控制器控制规则优化和参数在线调整方面还存在着许多不足。针对这些问题,本文提出了一种使用遗传算法优化的模糊控制器,并且应用到无刷直流电机的控制中。系统采用双闭环控制,内环采用电流负反馈对电机转矩进行调节;外环应用模糊控制器进行速度控制,通过遗传算法离线优化模糊控制规则和在线调节模糊控制器的参数以提高系统的动态性能。同时本文使用Matlab和电机仿真软件VisSim对无刷直流电机的速度控制进行了软件仿真。 数字信号处理器(DSP)是一种高速的信号处理芯片,近几年在电机控制领域得到了广泛的应用。本文以TI公司的TMS320LF2407控制器为基础,介绍了DSP在无刷直流电机控制中常用的应用技术。同时为了降低系统开发设计的复杂性,提高控制系统的可靠性以及软件开发的快速性,本文将嵌入式操作系统移植到DSP中,并在该操作平台上开发出高效的控制算法。 实验结果表明,通过遗传算法优化的模糊控制器对无刷直流电机模型的不确定性和负载变化具有较强的适应性和鲁棒性,而且控制系统具有较好的动态性能。
上传时间: 2013-06-12
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永磁同步电机(PMSM)是一种性能优越、应用领域广阔的电机,其传统的理论分析与设计方法已比较成熟。它的进一步推广应用,在很大程度上有赖于对控制策略的研究。实践中,使用通用变压变频(VVVF)变频器来驱动没有阻尼绕组的永磁同步电动机开环运行时,有时电机的运行频率超过某一频率,系统就会变得不稳定,甚至导致系统失步。本文研究了无位置传感器的永磁同步电机的速度控制问题。 论文提出了一种将推广卡尔曼滤波(EKF)原理应用于永磁同步电机无位置传感器调速系统的方法。对永磁同步电机的数学模型和卡尔曼滤波原理作了详细的分析,在dq转子同步坐标系中应用推广卡尔曼滤波算法,对永磁同步电机的转角和转速进行实时在线估计。所选取的滤波算法只需测量电流和逆变器直流母线电压,具有不改造电机、可靠性高和经济耐用的优点。利用在线估计出的转速和电流实现转速电流双闭环的永磁同步电机矢量控制。同时还提出了基于磁饱和原理的永磁转子初始位置的检测方法。针对转子磁场定向方式及矢量控制方案,采用了空间矢量脉宽调制方法对系统进行控制,此方法可以输出任意给定位置的电压矢量,在不增加功率管开关频率和不增加系统复杂性的前提下,明显提高电机的调速性能。 在Matlab6.5环境下进行的系统仿真实验表明,所提出的位置估计算法和控制方法具有优良的转角跟踪特性和速度控制性能,同时系统具有较强的抗负载扰动性能和较好的鲁棒性。实验结果表明本文的方法达到了预期的效果。
上传时间: 2013-04-24
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盘式永磁同步电动机是一种性能优越、但结构特殊的电动机。作为一种理想的驱动装置,其应用范围遍及航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。本文利用稀土永磁材料钕铁硼的高矫顽力,提出了一种省却了铁心的双转子、单定子结构盘式无铁心永磁同步电机,进一步减轻了电机的质量并消除转矩脉动。 对电机的设计、性能预测都离不开电机电磁场的计算。不同于传统的圆柱式径向磁通电机,盘式无铁心电机是轴向磁通电机,外加其无铁心的结构,决定了该电机的磁场呈三维、开域分布。对它的电磁场分析,不能采用对待径向磁通电机的化为二维磁场的分析方法。 本文研究的重点内容分为两部分:(1)在盘式无铁心永磁同步电机的结构上,建立其磁场三维模型,由三维有限元法计算三维电磁场,分析计算结果,并总结出盘式无铁心永磁同步电机的磁场分布规律。 (2)在磁场计算的基础上,将Halbach型永磁体阵列的理论应用到磁钢设计中来,提出磁钢结构优化方案,研究出适合于盘式无铁心永磁同步电机的磁钢结构,以获得理想的磁场波形和磁密值。 本文首先从磁路计算的方法入手,通过磁路计算分析出盘式无铁心永磁同步电机的磁场分布特点。其后直接运用三维有限元法求解该电机的电磁场,分析计算结果。为了获得低漏磁、高气隙磁密值、正弦形的气隙磁场分布,本文先后提出普通轴向充磁磁钢结构、不等厚轴向充磁磁钢结构并将Halbach阵列的理论应用到盘式无铁心永磁同步电机的磁刚结构优化中,讨论了三种不同角度的Halbach型永磁体阵列。最后为了简化磁钢的加工工艺,将不等厚永磁体阵列与Halbach永磁体阵列相结合,提出了最经济、有效的改进型Halbach永磁体阵列,给出具体磁钢尺寸,并运用ANSYS软件对各种磁钢结构产生的磁场进行结果仿真。
上传时间: 2013-06-23
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交流电动机是一个多变量、高阶、强耦合的非线性系统,不象直流电机那样易于控制转矩,采用矢量控制技术可解决传统交流调速的难题,使交流电机可以按直流电机的控制规律来进行控制,而无传感器矢量控制技术由于可以省去速度传感器,使相应的交流调速系统变得简便、廉价和可靠,所以成为当前研究的热点,本论文工作就是这方面的一个尝试。 论文首先介绍了矢量控制技术的基本理论。对感应电动机在三相静止坐标系下强耦合和互感变参数的数学模型,通过坐标变换,导出感应电机在两相同步旋转坐标系下的数学模型,然后将同步坐标系按转子磁场定向,实现了对转子磁链和转矩的分别控制,从而可以按直流电机的控制规律来控制交流电机。 其次,论文基于同步轴系下的感应电动机电压磁链方程式,提出了一种感应电动机按转子磁场定向的矢量控制方法,利用在同步轴系中T轴电流的误差信号实现对电机速度的估算,这种速度估算方法结构简单,有一定的自适应能力。同时在该无传感器矢量控制系统中,由于采用了经典的PI调节器,使得控制系统更为简单易行。 论文利用MATLAB建立了该无传感器矢量控制系统的仿真模型。为提高系统的适应性和仿真结果的准确性,仿真模型采用了标么值系统,并考虑了控制周期和采样信号周期对仿真结果的影响。讨论了离散控制引起的相位补偿问题,使仿真结果更接近实际工程系统。 最后,通过仿真进一步验证了本文提出的无传感器矢量控制系统的正确性和可行性,也证明了速度估计模型对速度估计准确,且对参数的变化有较强的鲁棒性。
上传时间: 2013-06-02
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稀土永磁直流无刷电动机实际上是以电子换向代替机械换向的直流电动机,因而保持了直流电动机的优良性能,具有较好的起动和调速性能,又因它无需机械换向使电机的结构简单,可以根本上克服一般有刷电动机易于产生换向火花的弊病,在航天、机器人、数控机床等许多工业领域已得到广泛的应用.本文从稀土永磁无刷直流电动机的基本工作原理出发,分析了稀土永磁无刷电动机同普通无刷直流电动机的区别;阐述了稀土永磁电动机设计原理,并给出设计方法,然后运用实例来说明.在此基础上介绍遗传算法的特点,用遗传算法对稀土永磁电动机进行优化设计,达到预期的结果.最后,讨论了电机的结构参数对电机性能的影响.通过对稀土永磁直流无刷电动机的设计,分析在具体设计时所要解决一些疑难问题,对其特点进行总结.用遗传算法优化后,得出一些有用的结论.
上传时间: 2013-04-24
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在永磁直流电机中,即使电枢绕组不通电,由于永磁体产生的磁场同电枢铁芯的齿槽相互作用而产生转矩,即齿槽定位力矩(CoggingTorque)。定位力矩使电机输出转矩波动,产生振动及噪声。文中阐述了产生定位力矩的原理,综述了包括德昌电机公司的技术在内的抑制定位力矩的方法和研究现状。抑制定位力矩的方法,主要就是减小电枢旋转过程中气隙中磁场能量的变化。 文中以少槽永磁直流电机为例,通过有限元分析,以及DOE实验验证,对转子冲片增加辅助凹槽、充磁方式和转子冲片不同类型对定位力矩的影响进行了研究,深入分析了冲片辅助凹槽对抑制少槽永磁直流电机定位力矩的作用,结果表明,同一冲片上在对称位置上排布辅助凹槽能取得很好的效果,而以冲片中心线对称地加两个辅助凹槽时,辅助凹槽角度不同作用不同。对不同冲片,适合的辅助凹槽角度也是不同的。文中找出了一个较成熟的抑制少槽永磁直流电机定位力矩的系统方法,给出了生产中实用的抑制方法,同时通过实验给出了这些方法对电机性能的影响。 DOE方法能从不同因素中找出对定位力矩起主要作用的变异因素,并且寻找到各变异因素之间的影响作用,给出抑制定位力矩各变量的最佳组合,相比现时生产中的方法,该组合可将定位力矩降低70%。
上传时间: 2013-07-10
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随着计算机技术的不断发展,嵌入式系统以其功能强大、可靠性高、体积小、功耗低等诸多优点,适应了社会信息化、网络化、智能化的发展需求,比一般的通用PC系统具备更大的优越性,在各行业领域内获得了广泛的应用。GPS定位导航技术与计算机技术的融合在近几年来现代信息通信领域内发展迅速。 目前,GPS定位导航技术主要应用于大地测量与车辆定位领域,个人应用方面相对较欠缺。因此,发展应用于个人的手持GPS定位导航系统拥有广泛的市场空间。鉴于这种情况,本文设计开发了一款基于ARM处理器与GPS接收模块的手持定位导航系统,系统通过采用功能强大、成本低廉的嵌入式Linux操作系统,充分发挥ARM处理器的高性能低功耗特点,提升了系统特性。 论文的主要内容: 1.分析了GPS定位导航技术的发展现状和基本原理,研究了如何实现基于ARM处理器定位导航系统的设计方案。在此基础上,建立了满足手持定位导航系统功能需求的软、硬件平台,包括硬件平台中各模块的组成与连接,以及软件平台中系统启动代码、操作系统的移植,文件系统的制作。 2.设计实现了GPS模块与ARM处理器的通信功能、电子地图的显示功能、人机交互的控制功能。各功能模块在设计中包括了接口和外设的驱动程序,以及应用程序两部分。通信功能模块中,GPS模块实时接收GPS定位卫星数据,并通过RS-232接口向处理器传输数据;电子地图显示以及人机交互的功能模块中,使用MiniGUI图形用户界面支持系统,实现了在LCD触摸屏上显示电子地图以及基本定位导航控制等人机交互的功能。 3.测试了系统各模块的功能,给出了系统的实现结果,根据测试结果分析了系统设计中的不足,并提出了对系统未来改进目标的设想。
上传时间: 2013-04-24
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为了对蓄电池的性能进行在线检测和故障诊断,介绍了用以提供检测蓄电池的交流恒流源的设计思想和实现方法。通过实验进行了实例应用和验证,取得了较好的效果,为蓄电池的在线检测提供了一种实用的方法。关键
上传时间: 2013-06-05
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本文讨论的是基于AT91RM9200的SR2000/3000型无纸记录仪的研究开发。这种无纸记录仪最多可以使用12路数据采集通道,通道间采用PHOTOMOS隔离。并充分地利用AT91RM9200的硬件
上传时间: 2013-07-11
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设计一种基于数字信号处理器DSP 的无刷直流电动机控制系统。充分利用TMS320C240 DSP 外设接口丰富、运算速度快的特点, 采用PWM方式, 以霍尔传感器作为位置和速度传感器, 实现对无刷直流
上传时间: 2013-04-24
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