矢量控制一直是电机控制领域的热门话题。本文以异步电机为研究对象,以矢量控制的解耦思想为基础,采用自动控制的有关方法,对矢量控制进行了探讨,着重研究了矢量控制系统中控制器的设计。 @@ 本文对矢量控制和自动控制的相关理论进行了简单的介绍,包括矢量控制的原理、坐标变换、控制系统的性能指标等。按照矢量控制的解耦思想将耦合的交流电机模拟为解耦的直流电机进行控制,解耦后的交流电机可对转子磁链和转速进行独立控制。在设计磁链控制器和速度控制器时,通过使用自动控制的相关原理,使得转子磁链和电机转速达到了预期的性能要求。本文使用的设计方法是先在连续域下设计控制器,然后将其离散化为数字控制器,并对连续域下的控制器和离散域下的控制器进行了仿真和比较。电机转速是本文的一个重要参数,文中专门设计了转速实验,并对测量结果进行了误差分析。最后,对本文设计方法的不足之处进行了简单的说明,也给出了对应的改善方法。 @@ 仿真表明,本文设计的矢量控制系统达到了良好的控制效果。 @@关键字:矢量控制、磁链调节器、速度调节器
上传时间: 2013-06-17
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由于电动助力转向(EPS)系统具有高性能、高效率、低成本、节能环保等优点,随着汽车电子技术的发展,电动助力转向技术逐渐取代传统的液压助力转向(HPS),成为转向助力技术的主流。 @@ 本文在详细了解EPS系统性能要求和工作原理的基础上,对各种已有的EPS助力电机进行了总结和比较。对比结果表明,无刷直流电机(BLDC)凭借其显著的优点,成为EPS助力电机的较优选择。 @@ 无刷直流电机作为一种由电动机本体和驱动器组成的机电一体化产品,与传统的直流电机一样,具有良好的起动和调速性能,并且由于用电子换向取代了机械换向,不存在传统直流电机的换向火花和机械噪声,在许多性能要求比较高的场合已得到普遍应用。随着电力电子技术、计算机技术的发展,其应用范围还在进一步扩展。然而,BLDC电机作为EPS系统的助力电机也并非全无缺点。永磁电机中固有的齿槽转矩的存在,以及由于采用120°换向工作模式造成的转矩波动,都会严重影响EPS系统的操控性能。 @@ 本课题针对无刷直流电机在汽车电动助力转向系统中的应用,根据EPS系统对助力电机的要求,设计了一台转向助力用永磁无刷直流电动机,并使用有限元方法对电机性能进行了分析。为了反映参数变化对电机性能的影响,从而为电机的设计提供指导,我们还用场路耦合的解析算法对电机性能进行了分析。在分析结果的基础上,对永磁电机中的齿槽转矩进行了研究,并针对样机提出了齿槽转矩的削弱方法,然后使用三维有限元的方式对所提出的方法进行了仿真验证。 @@ 根据EPS系统的工作原理,探讨了助力电机的控制策略,并设计了带传感器的无刷直流电机的控制系统。分别完成控制系统硬件和软件的设计,并进行了相关实验,结果表明基本达到了设计的目标。 @@关键词:EPS、无刷直流电机、电机设计与优化、有限元、控制器设计
上传时间: 2013-07-29
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异步电机无速度传感器矢量控制技术提高了交流传动系统的可靠性,降低了系统的实现成本。准确辨识电机转速是实现无速度传感器矢量控制的关键。 本文对无速度传感器矢量控制系统进行了研究,建立了异步电动机无速度传感器电压解耦矢量控制系统和基于模型参考自适应(MRAS)的无速度传感器矢量控制系统。基于MRAS的无速度传感器矢量控制系统利用电动机定子电压方程和电流方程得到电动机转速的模型参考自适应辨识算法,在此基础上建立了一个改进的变参数MRAS速度辨识数学模型,并利用Matlab软件对基于该速度辨识模型的无速度传感器异步电动机矢量控制系统在不同的情况下进行了详细的仿真研究。仿真结果验证了该改进的变参数MRAS速度辨识模型具有令人满意的辨识精度和动态性能。 基于MRAS的转速估算理论从本质上来说属于基于电机理想模型的转速估算方案,该方法依赖于电机参数,而电机参数在电机运动过程中变化很大,因而给出了对电机的一些定、转子参数进行实时辨识方法,以保持系统的动、静态性能。 在传统型模型参考自适应系统基础上,将系统中原有的自适应调节机构用一个具有在线学习能力的人工神经网络取代,提出一种基于神经网络的异步电机转速估计方法,并给出了速度估计器的神经网络结构和学习算法。最后对基于神经网络转速估计的异步电机矢量控制系统进行了仿真,结果表明该系统具有良好的性能。 简单介绍了基于DSP的异步电机无速度传感器矢量控制系统的硬件结构以及软件系统的设计。
上传时间: 2013-05-30
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跑步运动是人们喜爱的运动方式之一,借助电动跑步机进行跑步运动简单方便,已成为新的运动时尚。电动跑步机已经成为一种大众健身器材,市场前景极为广阔。 目前电动跑步机大多采用有刷直流电动机或交流变频电机作为驱动电机,本文研究采用外转子直接驱动无刷直流电动机的电动跑步机。其主要优点在于:一是省去了传统电动跑步机的减速机构,系统结构简单,运行可靠,效率高;二是无刷电机驱动具有优良的调速和控制性能,可以提升电动跑步机品质,实现智能化;三是无刷电机驱动性价比高,更具市场竞争力。因此,进行电动跑步机外转子无刷直流电动机驱动及控制系统的研究具有较高的理论意义和工程实用价值。 本文首先综述了电动跑步机及其电机驱动的现状、发展趋势以及外转子无刷计特点、分数槽绕组及其控制器;应用电机磁场有限元软件MAGNEFORCE研究了不同极/槽配合无刷电机的磁场分布和不同极弧系数对电机性能的影响;在此基础上试制了电动跑步机外转子无刷直流电动机样机并进行初步性能试验;运用MATLAB对外转子无刷直流电动机进行系统仿真分析。
上传时间: 2013-04-24
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超声波电机(Ultrasonic motors,简称USM)是一种全新原理的直接驱动电机,它利用压电陶瓷逆压电效应激发的超声振动作为驱动力,通过定转子间的摩擦力来驱动转子运动。与传统的电磁电机相比,它具有低速大转矩、无电磁干扰、动作响应快、运行无噪声、无输入自锁等卓越特性,在非连续运动领域、精密控制领域比传统的电磁电机性能优越得多。超声波电机在工业控制系统、汽车专用电器、精密仪器仪表、办公自动化设备、智能机器人等领域有广阔的应用前景,近年来倍受科技界和工业界的重视,成为当前机电控制领域的一个研究热点。 本文主要以行波型超声波电机的驱动控制技术为研究对象,引入嵌入式系统理念,设计并制作了超声波电机的驱动控制系统,并对超声波电机的速度与定位控制做了深入的研究。本文主要研究内容及成果如下: 介绍了超声波电机的工作原理、特点及其应用前景,总结了国内外超声波电机驱动控制技术的发展历史和研究现状,以及今后我国超声波电机驱动控制技术的发展方向,明确了本文的研究内容。 结合嵌入式系统特点及其开发方法,详细介绍了超声波电机嵌入式驱动控制系统的硬件和软件设计过程,并总结了硬件、软件的调试过程。最后,对所设计系统性能进行了实验测试和数据分析。 采用DDS技术解决超声波电机所需要的高频驱动电源和数字控制的问题。本文设计的以ARM控制器为核心,频率、相位、幅值均可调的双通道信号发生器,具有频率和相位差控制精度高的特点。 本文介绍了速度与位置的常用控制策略。设计并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系统。速度控制采用增量式PID调节,其控制策略简单、易行,通过实验选择合适的参数能适应一般的控制精度要求。定位控制则采用模糊PID控制策略,该策略将模糊控制不需要精确的数学模型、收敛速度快的特点与PID简单易行、能消除稳态误差的优点相结合,改善了模糊控制器稳态性能,使电机定位控制精度达到0.0880。
上传时间: 2013-07-16
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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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近年来,嵌入式Internet远程测控系统已成为计算机控制领域一个重要组成部分,它将计算机网络、通信与自动控制技术相结合并成为新兴的研究热点。通过嵌入式Internet控制系统,用户只要在有网络接入的地方,就可以对与网络连接的任何现场设备进行远程测控。嵌入式系统可以根据应用进行软硬件的定制,特别适用于对成本、体积、功耗有严格要求的各种远程测控设备。该项技术的研究具有广阔的应用前景。 嵌入式Web远程监控不同于以往的C/S和B/S网络监控技术,它通常采用嵌入式系统作为Web服务器,使得系统的成本大大降低,且设备体积小巧,便于安装、易于维护,安全可靠,此技术自问世以来得到了业界的广泛关注,各式各样的解决方案和实现方式层出不穷。 本文提出了一种基于ARM的嵌入式网络控制系统。该系统以嵌入式Boa服务器作为远程信号的传输平台。首先对网络的系统结构和工作原理作了详细介绍,然后对嵌入式网络控制系统的实现作了深入的探讨和研究。 整个嵌入式网络控制系统主要划分为三个部分:嵌入式网络控制系统硬件设计;嵌入式网络控制器的软件设计;嵌入式网络控制系统Web服务器实现。系统选用主流的ARM微处理器LPC2210作为系统主控制器,并根据需要给出了具体的硬件电路设计,包括:存储器接口电路、网络接口电路、串行通信接口电路以及信号调理电路设计。鉴于μ Clinux对ARM技术的有力支持,且μ Clinux具有内核可裁减、网络功能强大、低成本、代码开放等特点,通过对μ Clinux的裁减、配置和编译,成功地将μ Clinux移植到LPC2210中。然后完成设备驱动开发、嵌入式网络控制系统Boa服务器的构建及系统应用开发。 该嵌入式网络控制系统融合监控网与信息网,实现了远程分布式测控和通讯。系统稳定性高、实时性好、性价比高,具有广泛的应用价值,适用于工业、交通、电力、能源等众多控制领域。
上传时间: 2013-06-13
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本文介绍一种基于ST72141 专用电机控制芯片的无刷直流电动机控制系统,简述了其自有的反电动势检测原理及实现该系统控制的硬件设计和软件设计。无刷直流电动机由于转子采用永磁材料励磁,无
上传时间: 2013-06-05
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自1887年美国奥梯斯公司制造出世界上第一台电梯以来,电梯作为一种垂直运动的升降设备,已日益成为人们生活中一项不可缺少的生活工具。随着经济的发展,高层建筑的不断涌现,电梯的功能与种类也随之而多样化,同时也对电梯的稳定性、安全性、舒适性、运行效率提出了更高的要求。 电梯控制系统是电梯技术的核心,它将电梯的各机械部件有机的组合起来,实现了电梯复杂的功能与稳定有效的运行。随着电子技术日新月异的发展,电梯控制系统经历了继电器控制、可编程逻辑控制(PLC)、智能微机控制的发展历程。本文在总结了当前电梯控制系统的基础上,设计了一套基于ARM技术与工业现场总线CAN(控制器局域网)的嵌入式集选型电梯控制系统。该控制系统采用变频变压调速方式,可与多款变频器相结合,并可匹配有齿轮曳引机和无齿轮永磁同步曳引机,适用于最高楼层为64层、4m/s以下电梯控制。该控制系统目前已成功应用在某电梯生厂家的国内、南非等电梯项目中。 论文阐述了本电梯控制系统的控制策略,详细介绍了以ARM7芯片LPC2378为核心的电梯主控制器的硬件结构及其软件设计。曳引机的速度控制是电梯控制技术的关键,因此为提高电梯运行时的舒适感与运行效率,文中建立了电梯运行速度曲线的数学模型,提出了根据设定时间参数与楼层间距自动生成速度曲线的计算方法。为优化电梯起动时的舒适感,论文还讨论了模糊控制技术在负载补偿中的应用。此外,本文在深入阐述CANOPEN协议原理的基础上,完成了基于CANOPEN的应用层协议设计,实现了电梯控制系统各控制器(主控制器、楼层控制器、轿厢控制器)之间实时、可靠的通信。
上传时间: 2013-07-20
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