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机床维修

  • 轮式机器人用无刷直流电动机的设计.rar

    永磁无刷直流电动机具有惯量小、控制简单、动态性能好等优良特性,因此在航天、机器人、数控机床等许多领域得到了广泛应用。无刷直流电机在国外已经成功应用于对系统要求较高的场合,近年来在国内也引起了广泛的兴趣。本课题针对轮式机器人,设计了无刷直流电动机并设计相应控制系统。 首先,本课题分析了机器人用无刷直流电动机的组成结构、绕组连接,并对三相无刷直流电动机星角接工作方式进行比较,按照无刷直流电动机两种模式运行、多极分数槽等特点进行局部设计。最终以爬坡时状态为参考,经过多次计算得到无刷直流电动机的初始设计方案。 其次,为了提高设计的可靠性及设计成本,本课题用MaxwellRMxprt和Maxwell 2D有限元分析软件来对所设计的电磁设计方案进行验证。应用Maxwell 2D软件进一步对设计方案进行分析和校验,以校核仿真结果参数能否与设计方案相吻合。 最后设计了无刷直流电动机的PIC单片机控制系统并对无刷直流电动机进行系统仿真。控制系统CPU采用PIC16F877单片机,它能够提供最佳的性能价格比。系统采用IGBT 专用栅极驱动集成电路IR2130,来控制系统主电路。系统仿真采用MATLAB/SIMULINK软件,检验所设计电机在系统中的性能。 结论,本课题主要包括五部分:无刷直流电动机绕组连接分析,初始数据方案设计,Maxwell对电磁设计方案进行验证,设计PIC单片机控制系统,应用MATLAB对电机控制系统进行仿真。通过这五部,本文完成了轮式机器人用无刷直流电动机进行设计及相应控制系统的设计。

    标签: 轮式机器人 无刷直流电动机

    上传时间: 2013-07-28

    上传用户:long14578

  • 永磁交流伺服电动机永磁体涡流损耗计算及其设计.rar

    本课题的研究工作主要围绕机床用永磁交流伺服电动机设计展开,所做的主要工作包括以下几个部分: 首先,钕铁硼永磁材料导电率较高、耐热性能较差,当电机气隙磁场谐波含量较大时,永磁体中就会感应出涡流形成涡流损耗导致永磁体发热。因此,有必要对转子永磁体内的涡流进行计算和分析。本文分析了永磁同步电动机转子永磁体内涡流产生的原因,建立涡流的数学模型并推导出永磁体涡流损耗的计算公式。用ANSOFT有限元软件建立电动机的物理模型进行电磁场求解,结合路的计算公式算出永磁体的涡流损耗。 其次,运行平稳性是伺服电动机的一项重要的性能指标,而转矩波动的大小直接影响运行平稳性。本文分析了机床用永磁交流伺服电动机转矩波动产生的原因,运用转矩波动计算公式结合ANSOFT有限元软件,计算比较相同功率、相同极数不同槽数时,电动机的转矩波动情况。通过比较计算出的转矩波动百分比的大小,选择所设计电动机的极槽配合,以提高机床用永磁交流伺服电动机的运行性能。 最后,完成机床用永磁交流伺服电动机基本结构尺寸以及电磁参数的选取,利用有限元软件,分析计算气隙长度变化对失步转矩倍数和永磁体用量的影响,以及永磁体宽度对气隙磁密波形的影响,以此合理选择气隙长度和永磁体的宽度,使电动机的性能更优良。在上述研究的基础上,本文设计了一台0.9kW,8极36槽的机床用永磁交流伺服电动机样机,并对其性能进行了测试,测试结果表明,电机的性能指标达到了预期的要求,证明了电机设计过程理论分析计算的正确性。

    标签: 交流伺服 电动机 涡流损耗

    上传时间: 2013-06-13

    上传用户:脚趾头

  • 基于TMS320F2812的永磁同步电动机主轴驱动控制系统的研究.rar

    本文的主要工作是设计与开发了用于机床主轴直接驱动的全数字化永磁同步电动机矢量控制系统的软硬件平台,并利用该平台进行了仿真和实验研究,仿真和实验结果验证了该系统设计方案的可行性。 首先,详细阐述了坐标变换理论,根据永磁同步电动机的本体结构推导了其在各坐标系下的数学模型,深入研究了永磁同步电动机的矢量控制原理和id=0控制策略,此外对空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理和特性进行了研究。 其次,采用MATLAB软件建立了电机系统的仿真模型。整个仿真系统包括PMSM模块、Power Module模块、测量模块、坐标变换模块、电流、转速调节模块和SVPWM模块等。仿真结果验证了矢量控制和SVPWM技术应用于本系统的可行性,同时为系统平台设计提供了理论依据。 再次,为了提高系统的动静态特性和减小转动脉动,采用DSP TMS320F2812为核心进行了永磁同步电动机全数字矢量控制系统的软硬件设计。系统硬件包括电流检测、速度检测、显示电路、驱动电路、主电路和系统保护电路等;系统软件由DSP编程实现,采用基于id=0的转子磁场定向矢量控制方法,完成对永磁同步电动机的解耦控制。速度调节器和电流调节器采用常规PI控制算法,逆变器采用SVPWM控制策略。同时,给出了系统各模块的软件流程图,包括系统初始化程序、速度和电流调节程序、SVPWM的实现以及功率驱动保护等子程序等。 最后,在实验平台上做了大量深入的实验研究工作,并对试验波形做了深入分析。结果表明,该系统具有能够响应速度快,低转速运行平稳和抗干扰能力强等优点,可以满足主轴直接驱动要求。

    标签: F2812 2812 320F TMS

    上传时间: 2013-05-18

    上传用户:lwwhust

  • 永磁直线同步电机设计研究.rar

    在传统的直线驱动场合,都是由旋转电机提供原动力,再由丝杠、丝杆、齿条等中间机构转换为直线运动。这样的设置,不仅在中间传动过程中消耗了大量的能量,而且摩擦产生的噪声也非常明显,同时也给系统的维护工作带来了麻烦。 直线电机的出现可以使上述问题得到解决,由于具备直接将电能转化为直线运动的能力,直线电机已经在机床驱动、集成电路组装等场合逐渐取代了传统的旋转电机的位置。 自19世纪中期直线电机的概念被首次提出以来,经过孕育、实验、开发和实用这四个阶段的发展,并借助于电力电子技术,以及日渐成熟的直线电机控制技术,直线电机已经广泛应用到了制造业、交通运输业等各个方面。 与旋转电机类似,按工作原理的不同,直线电机也有着各种类型,应用较多的是直线步进电机、直线同步电机和直线感应电机。其中直线步进电机更多的是应用在需要精确定位的场合,比如半导体工业;后两者则被应用在需要连续和大推力的场合,比如机床。而直线同步电机,尤其是永磁直线同步电机,凭借更大的单位面积推力、更高的效率等优点受到了更多的青睐,与此同时,由于没有了励磁绕组,电机的整个结构也得以简化。另一方面,我国丰富的稀土资源也为这种电机的发展提供了广泛空间。 作为一种较为新颖的电机,目前国内仍缺乏系统化的永磁直线同步电机设计方案,尤其是电枢绕组部分。常用的方法仍是基于传统的旋转电机,例如使用双层叠绕组方案。通过对实际电机的软件模拟,我们发现这样的设计思路的表现并不能令人满意,比如造成了动子线圈槽满率过大,电机设计难以形成系列化等缺点,而电机本身输出推力的波动也较大。 针对传统方案的一系列缺点,本文提出了一种新的永磁直线同步电机设计方案。该方案基于“单元电机”的概念,使用单层同心式线圈。当目标推力要求变化时,只需改变“单元电机”的数目和排列组合的方式,就可以达到改变的目的。而每个单元中的绕组连接方式则不需要改变,由此避免了繁琐而复杂的绕组设计,这就给电机的系列化设计带来了便捷。同时,单层绕组的使用也更方便嵌线,也更有利于降低铜耗,提高效率。 在完成单元电机设计任务的基础上,本文利用加拿大Infolytica公司出品的电磁场有限元分析软件MagNet对电机的运行进行了模拟,并得到了电机的额定输出推力曲线和反电动势曲线,输出推力曲线较之传统方案也更平稳。体现了该设计方案的优越性。

    标签: 直线 同步电机

    上传时间: 2013-06-29

    上传用户:pinksun9

  • 基于DSPF2812的无刷直流电机模糊控制系统的设计.rar

    无刷直流电机以体积小、重量轻、效率高、调速性能好、无换向火花及无励磁损耗等诸多优点被大量应用于家电、交通、医疗器械、数控机床及机器人等领域,现代工业的快速发展对无刷直流电机控制系统的性能要求也越来越高。可以预见,随着永磁材料和电力电子器件价格进一步的降低,无刷直流电机驱动理论的研究不断深入,无刷直流电机的应用前景将更加广泛。 本文通过阅读大量文献资料,介绍了无刷直流电机的发展现状、研究动态及工作原理等。在控制策略上,采用了基于智能控制思想的模糊控制,其特点是不依赖于对象模型,利用制定的控制规则进行了模糊推理从而获得合适的控制量。运用Matlab/Simulink对控制系统进行了建模和仿真,其中速度环采用模糊PI调节,电流环采用传统的PI调节,为后面的实验提供了理论分析的基础。 结合无刷直流电机的结构,利用电机内部的霍尔元件检测转子位置。根据模糊控制器的设计方法,给出了模糊控制查询表。采用TI公司的数字信号处理器TMS320F2812作为主控芯片,在硬件上设计了整流电路、逆变电路、驱动电路、调理及保护电路等;在DSP软件开发环境CCS下,采用C语言和汇编语言进行了混合编程,实现了转子位置信号的读取、PWM波的产生、AD采样、速度模糊PI调节及电流调节等功能。 通过对整个控制系统的软硬件联合调试,进行了相关实验。相对传统的控制系统,采用模糊PI控制的系统具有响应速度快、超调量小、稳定性好等优点。实验结果表明了无刷直流电机模糊控制系统设计的正确性。最后对整个设计进行了总结,对后续的工作给出了自己的见解。

    标签: DSPF 2812 无刷直流电机

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:R50974

  • 基于模糊参数自整定PID控制的交流伺服系统研究.rar

    交流伺服技术是研制开发各种先进的机电一体化设备,如工业机器人、数控机床、加工中心等的关键性技术,但是要提高交流伺服系统的控制性能关键在于伺服控制器对电机动态和静态响应的控制,要获得良好的电机动、静态性能关键在于伺服控制器的控制算法。为此,本文开展了主要针对电机控制算法中的PID控制器参数整定算法研究。研究工作是基于黑龙江省科技攻关项目为支撑。 本论文在查阅大量文献资料的基础上,掌握了系统构成和基本控制原理,并分析了国内交流伺服存在的问题,设计了基于TI公司电机数字化控制芯片TMS320F2812的交流伺服控制器的控制单元;基于三菱公司智能化功率器件IPM设计了控制器的功率单元;以及电源单元和相关电路的保护单元。 基于电机矢量控制原理,构建了永磁同步电机的矢量控制模型,在原有研究的基本PID控制基础上,根据模糊控制的基本原理,研究了应用于电机控制的模糊参数自整定PID控制器设计原理,构建模糊参数自整定PID控制器的数学模型,并进行该系统的仿真研究和实际应用程序设计。 本文的重点是阐述模糊参数自整定PID控制器的设计原理和方法,利用基于模糊参数自整定PID控制器的交流伺服系统仿真模型,应用Matlab/Simulink仿真软件平台验证模型和算法的正确性,并与常规PID控制性能进行对比分析。在实际硬件平台验证了本文提出算法的可行性和正确性。 通过仿真和实际结果对比得出结论,模糊参数自整定PID控制器可以提高交流伺服系统的动态和静态性能。

    标签: PID 模糊 参数

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:lht618

  • 船舶自动舵故障诊断系统设计与实现.rar

    船舶自动操舵仪又称自动舵,用来保持船舶在给定航向或航迹上航行,是船舶操纵的关键设备。船舶自动舵尚没有专用的故障诊断系统,当前的维修方法不能满足快速保障和应急保障的需要。本文结合某型自动舵微机通道故障诊断科研项目,重点论述某型自动舵数字控制系统的故障诊断设计与实现,研究了基于模糊推理的船舶自动舵故障诊断专家系统和基于支持向量机的船舶自动舵模拟电路故障诊断方法。 对某型自动舵充分调研,在了解系统软、硬件的总体技术要求和指标的基础上,建立检测对象的数学模型和物理模型。确定故障检测的对象特点,为系统故障仿真、参数辨识做好准备,并为后续的故障检测、诊断方法研究提供了参考。 结合某型自动舵数字控制系统实际情况,确定其故障诊断系统采用分层递阶结构。系统底层为基于嵌入式微处理器的信号检测单元,负责获取微机通道的总线控制权以及信号预处理;系统中间层为通讯子系统,负责对底层多个检测单元信息集中传送;系统顶层为故障诊断和显示子系统,负责对微机通道的信息进行综合评价,得出最终诊断结论。 船舶自动舵系统结构繁杂,很多故障很难用精确的公式将它表示出来,提出了基于模糊推理的船舶自动舵故障诊断专家系统,提高了自动舵故障诊断准确性。该系统将模糊数学、模糊诊断原理及专家经验相结合,采用模糊产生式知识表示法,确定模糊关系矩阵及语义距离,设计相关硬件平台,实现了船舶自动舵故障诊断模糊专家系统的各个功能模块。 为解决船舶自动舵模拟电路故障诊断复杂多样难于辨识的问题,提出了基于支持向量机的故障诊断方法。该方法通过电路仿真分析,给出了各故障模式下电压频率响应,提取具有代表性的故障特征,建立了以支持向量机为基础的模拟电路故障诊断模型。实验结果证明,该方法可有效诊断模拟电路中的元件故障,且对于元件容差引起的故障诊断模型的不确定性具有较强的鲁棒性,满足非线性电路的故障诊断要求。

    标签: 自动 故障诊断 系统设计

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:evil

  • 基于DSP的三相异步电动机软起动器的研究.rar

    三相异步电动机结构简单、价格便宜以及维修方便等优点,被广泛应用于工农业生产和日常生活等领域。随着各行各业中生产机械的不断更新和发展,其中对电动机的起动性能要求越来越高。传统的电机起动方式其局限性,不能有效减少起动时对电网的大电流冲击,已越来越不能适应现代生产发展的要求。针对上述问题,本文提出了一种以TMS320LF2407 DSP为核心的高性能数字式电机软起动器。相比于传统的起动器,它能显著的改善电机的起动性能。 由于软起动器所具有的优点及其它控制设备无法比拟的性价比,使得软起动器的应用前景十分广阔。加上现在国内电力供应紧张,软起动器在节能方面有突出的表现。因此软起动器拥有十分广阔的市场。但是在国内软起动器市场,以国外产品居多。国外产品质量高,但是价格昂贵,性价比不高,在国内彻底普及有困难。针对该现状,本文设计出一种以DSP-TMS320LF2407为核心低价格,高性能的异步电动机软起动器。 本软起动器采用品闸管调压方式,采用模块化设计思想,通过改变晶闸管的触发角来实现对定子两端的电压的调节。从而实现了异步电动机电压斜坡起动、限流起动、软停车等功能。 本文利用MATLAB搭建了软起动器系统的仿真模型,对软起动的控制方式进行了仿真研究。仿真结果表明该软起动器系统可以有效地减小异步电动机起动时对电网的冲击。本文同时也阐述了晶闸管调压电路及软起动器主电路的工作原理、软起动器的硬件结构和功能以及软件设计。该软起动器操作方便简单,智能化程度高,能够及时跟随电机负载的变化,使电机顺利起动。经过实验调试,基本上达到了改善鼠笼式异步电动机起动性能的要求,在保障降低异步电动机起动电流的前提下,使电机能够平稳可靠起动。

    标签: DSP 三相异步电动机 软起动器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:lht618

  • 无刷直流电机的直接转矩控制.rar

    无刷直流电机具有体积小、重量轻、效率高和转动惯量小等优点,另外它还具有和直流电机一样的调速特性,而没有直流电机复杂的机械换相设备,所以被广泛应用于伺服控制、数控机床、机器人等工业领域,现代工业的快速发展对无刷直流电机控制系统的性能提出了更高的要求。因此,研究具有响应速度快、调节能力强、控制精度高的无刷直流电机控制系统具有十分重要的意义。 直接转矩控制是一种高性能的电机控制方法,它已经成熟的应用在感应电机和永磁同步电机上,实现了优良的稳态性能和动态响应特性。本文通过大量的文献资料阅读,对无刷直流电机及其相关技术的发展、现状和趋势有了一个比较全面的理解,在此基础上,详细分析了无刷直流电机的数学模型,并提出了一套相应的直接转矩控制方案,建立了仿真和试验平台,进行了仿真分析和实验研究,获得了有价值的研究成果。 本文的主要研究内容包括: (1)详细分析了无刷直流电机的运行机理和数学模型,在此基础上阐述无刷直流电机直接转矩控制的基本控制机理,包括基于逆变器二二导通模式的空间电压矢量的定义和针对无刷直流电机具有非正弦波反电动势这一特点而推导的转矩计算公式等。 (2)提出了一套无刷直流电机直接转矩控制的具体实施方案,并根据这套方案建立了基于Simulink(Matlab)的无刷直流电机直接转矩控制的仿真模型,对所提出的控制方案进行了仿真分析。仿真结果验证了该方案在理论上的可行性。 (3)在理论研究的基础之上,设计研制了一套基于DSP+IPM的无刷直流电机直接转矩控制实验系统,编写了控制程序软件,进行了无刷直流电机直接转矩控制的实验。实验结果达到了预期的要求,证实了直接转矩控制在改善无刷直流电机动态调速性能上的优势。 本论文开展了继异步电机和永磁同步电机之后对无刷直流电机实现直接转矩控制的探索性研究工作。通过理论分析、计算机仿真和实验得出了一些有意义的经验和结论,为课题的进一步深入开展奠定了基础。

    标签: 无刷直流电机 直接转矩控制

    上传时间: 2013-07-11

    上传用户:再见大盘鸡

  • 基于CAN总线的电池数据采集与管理系统的设计.rar

    控制器局域网(CAN)最初是由德国BOSCH公司为汽车的监测、控制系统设计的。它是一种有效的支持分布式控制或者实时控制的串行通信网络。由于其具有多主机、高性能以及高可靠性,CAN总线已经广泛应用于汽车电子控制、过程控制、机械工业、纺织机械、机器人、数控机床、医疗器械以及传感器等领域。CAN总线已经形成国际标准,并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。 另一方面,随着电动车的技术的不断发展,电动车已经开始迈向了市场普及的道路。对于电动车电池的管理和维护越来越成为电动车发展的重点之一。由于CAN具有抗干扰性强、连接简单、无主通信等特点,非常适合用来实现实时数据的采集和传输。因此,本文利用CAN总线为基础设计了一个电池实时数据采集与管理系统,经分析、设计、编程和调试,在实际应用中得以实现。 该系统主要包括数据采集层,数据传输层和用户管理层三个部分。数据采集层的主要任务是电池实时数据的采集和发送;数据传输层的主要功能是通过CAN总线接收数据采集层发送的实时数据,并将其转换成RS232串口协议发送到上位机;用户管理层的主要功能是通过串口接收数据,实时显示,存储和分析。 论文完成的主要工作有: (1) 通过对系统需求的分析,将整个系统分为三个独立的层,分别进行了软硬件设计,实现了系统的模块化,增强了系统的应用性; (2) 详细的研究了CAN2.0B协议和SAE J1939协议,并在此基础上,编写了适合本设计的通讯协议; (3) 深入研究了MC9S12DG128芯片的硬件结构和软件设计方法; 本课题的创新点在于利用目前汽车工业广泛采用的CAN总线协议,设计了一套简单,高效,稳定的电池数据采集与管理系统,并在实际中得以应用。在系统设计过程中将整个系统分为3个层,大大提升了系统的模块化水平,有利于系统的扩展和维护。

    标签: CAN 总线 电池

    上传时间: 2013-07-07

    上传用户:1417818867