在分析现有的雕刻机数控系统优缺点基础上,结合高速数控技术的发展,提出了基于高性能DSP开发高性价比的雕刻机直流伺服控制系统的总体设计方案。围绕系统的总体设计方案,在插补算法研究方面,通过小线段高速加工速度衔接的递归数学模型的建立和速度轮廓曲线的修正,实现了具有前瞻功能的自适应插补算法。为了提高雕刻机的跟踪性能和定位精度,在直流伺服控制系统设计中引入了零相位误差跟踪控制器(ZPETC),通过模型辨识、非线性摩擦补偿及干扰观测器的设计,克服了ZPETC存在的对系统建模误差和参数变化敏感的缺点。 在上述研究的基础上,搭建了以TMS320C2812型32位定点DSP为控制核心、以L6203为功率驱动模块、以小功率直流电机为执行机构的二维直流伺服实时运动控制硬件系统,且在DSP开发平台上完成了系统的所有软件开发。为了实现系统对高速数据通讯的要求,对DSP串口通讯实时性及提高措施进行了深入研究,提出了一种多缓冲区并行协作的方法,很好地解决了数据的实时通讯问题。系统联调实验结果表明:所设计的雕刻机直流伺服控制系统运行稳定、跟踪精度高,加工速度快,可广泛应用于数控雕刻机产品。
上传时间: 2013-04-24
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针对冬季供暖问题,该文研制了一种新型的智能全自动控制系统.整个控制系统主要由CPU主板、继电器分板以及控制面板组成,CPU主板实现温度的采集、处理、水位的测量、电源监视及报警等功能.继电器板用于控制循环泵的启停、紧急情况下的切断电源等.控制面板完成功能的切换以及显示等功能.控制系统在功能上具有供暖、热水、定时启动三大功能,还具有漏电、超温、低水位保护及报警功能.在控制方法上,由于温度控制领域多采用PID控制方法,有对不同的控温对象要用不同的PID参数,且调整不方便的缺点.该文采用模糊控制方法,模拟最佳控制者--人的控制行为,利用人的经验知识实现一种专家式的非线性控制.整个控制由模糊控制器完成,该文讨论了以温度偏差和温度变化率为输入量、电压为输出量的双输入单输出模糊控制器设计方法.以提高系统的控制精度、安全性和可靠性.该文研制的电锅炉控制系统,利用C语言编制控制程序,提高了开发效率及控制的灵活性.实际使用证明,该控制系统稳定、可靠、具有优良的控制效果.
上传时间: 2013-06-11
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微型燃微型燃气轮发电机组由涡轮机、压缩机、燃烧室、回热器、轴承、高速发电机、电力变换系统、喷油系统等部分组成。它是一种环保型发电装置,它可用作常规机组或紧急备用电源,也可以用于分布式发电及冷热电联供系统、汽车混合动力系统和微型燃机-燃料电池联合系统等领域。因此,研究这种动力装置具有很重要的实用意义。 本文在分析了微型燃气轮发电机组及其控制技术发展现状的基础上,根据设计要求,机组控制系统应能保证机组安全稳定运行,保证机组在任何情况下,不发生超温、超转现象。同时应考虑机组从点火、加速、直至额定运行过程中,使机组能够充分预热,以降低对机组的热冲击,提高机组寿命。机组转子转速达到95%额定转速后投入按额定转速控制的闭环控制,保证发电机输出电压和电力输出单元稳定工作。当发生一般性故障(按给定列表)且为无人职守状态时,机组控制系统应正常停车:当机组发生一般性故障且为有人职守时,机组控制系统应发出声光报警。当机组发生严重故障时机组控制系统应发出声光报警并紧急停车。同时还应考虑设置机组调试时所需的与其它通信的数据接口。提出了微型燃气轮发电机组控制系统的设计方案。 根据确定的方案和工程实际要求,完成了控制系统的结构、硬件和软件的设计。以西门子S7-300PLC及相关的开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块作为发电机组的中心控制单元。完成了各PLC模块硬件连接电路的设计,以及系统供电电路的设计,并完成了微型燃机发电机组的起动控制、检测报警及停车控制的软件设计。编程采用梯形图语言,使程序更具可读性。 本文采用德国西门子S7-300PLC及配套的I/0卡件作为微型燃机控制系统的主控制器;选用沈阳工业大学研制的全自动浮动式充电器作为电机的启动直流电源;采用启停自锁逻辑解决了在停车后彻底切断电瓶负载的问题。
上传时间: 2013-04-24
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矿井高压电网多以6KV 供电为主,高压防爆开关成为了井下供电系统的最为关键的设备之一。近年来,由于煤矿开采中因电气保护失控而引发事故的增长,国家对井下供电系统的可靠性、安全性的要求越来越高,因而采用现代化新技术对矿井下高压控制设备进行技术改造和创新被提到了一个重要的高度。随着微机技术的应用与发展,以单片机为核心的高压开关智能综合保护技术,能够较好地完成对多路信号进行处理,增强和增加了保护的功能,其应用对于提高供电质量、保证人身安全、完善电网保护都具有很重要的现实意义。本文设计了一个双CPU 的保护控制系统,双CPU 结构就是采用16 位DSP(Digital SignalProcessing)芯片TMS320LF2407A 和增强型51 单片机STC89C58RD+进行分工合作并行处理,前者作为从CPU 完成各种保护功能,后者作为主CPU 完成参数的整定、显示、数据下放以及PROFIBUS 通讯扩展。既能充分利用DSP 的高速数据处理性能,提高保护动作特性; 同时,在不影响数据处理的情况下又扩展了人机界面和总线通讯功能。 本文从理论上分析了矿井高压电网中性点不接地系统的主要故障的电气特征,并有针对性地提出了零序电流方向型选择性漏电保护、相敏短路保护和绝缘监视保护,然后分析了采样原理和算法,确定了同步交流采样和全波傅立叶算法相结合的采样计算方法。此外,针对系统可能遇到的各种干扰,在硬件、软件两方面进行了抗干扰设计。最后通过试验数据验证了系统对线路故障具有可靠的动作特性。 该保护控制系统性能稳定、动作可靠,简单的按键操作和醒目的液晶显示给工作人员带来了极大方便,实现了检测、保护、控制和通讯的一体化。 本课题是围绕着天津市科技攻关立项项目“矿用高压隔爆开关智能控制系统的开发”来进行地研究。
上传时间: 2013-06-11
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无刷直流电机是随着电力电子技术的发展和新型永磁材料的出现而迅速成熟起来的一种新型机电一体化电机.随着无刷直流电机在各个领域的广泛应用,其常用的带位置传感器控制方法显露出了越来越多的局限性,而无位置传感器控制方法,特别是"反电势法"无位置传感器控制方法则渐渐受到了人们的青睐.论文在详细介绍了"反电势法"无位置传感器无刷直流电机控制原理的基础上,对"反电势法"无位置传感器无刷直流电机控制系统的核心部分——反电势过零检测电路的设计进行了详细的分析和研究,给出了设计中几个关键之所在.另外,论文以变频空调压缩机用无刷直流电机为样机,设计了一套基于"反电势法"的无位置传感器无刷直流电机控制系统,该控制系统以Motorola公司的MC68HC908MR32单片机为核心.文中介绍了系统的各个组成部分,给出了相应的抗干扰措施."三段式"起动技术是"反电势法"控制中常用的起动方法,也是"反电势法"控制中的一个关键环节.文中对"三段式"起动技术中转子定位、外同步加速和外同步到自同步的切换进行了详细的分析和讨论,指出了各部分的难点,给出了相应的解决方法."反电势法"控制中不可避免的会存在转子位置误差,论文对这种误差产生的原因进行了分析,提出了减少转子位置误差的方法.论文还介绍了"反电势法"无位置传感器无刷直流电机控制中几种常用的数字滤波算法,给出了该控制系统中采用这些算法的程序源代码.在控制系统设计的基础上,论文介绍了"反电势法"无位置传感器无刷直流电机控制系统的调试运行过程,讨论了调试中出现的问题并提出了解决方法.最后,文中给出了系统运行中的电压、反电势过零点等信号的实测波形.调试结果表明,该系统稳定可靠,具有良好的调速性能,达到了预期的效果.
上传时间: 2013-06-09
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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。
上传时间: 2013-07-08
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本文以单元机组协调控制系统为研究对象,在分析了协调控制系统特性的基础上,总结了实际运行的协调控制系统中存在的问题和影响控制效果的原因。把汽包锅炉单元机组简化为一个具有双输入、双输出的被控对象以及做了一些合理假设的前提下对协调控制系统建立的动态数学模型进行分析。 从快速满足电网负荷指令的需求,抑制各种干扰,保证机组的稳定运行的中心任务出发,首次提出采用智能PID控制器作为汽机的主控制器,解决常规单自由度PID控制器不能兼顾目标跟踪特性和抗干扰特性的问题,并在一定程度上解决了协调控制系统对锅炉前馈回路过分依赖的问题。 针对锅炉对象大迟延特性,利用模糊预估策略对过程的输出进行预测。补偿了锅炉侧纯延迟带来的不利影响;而且还具备了模糊控制不依赖于系统的数学模型,具有对系统参数变化不敏感,对于非线性、时变时滞等特性,呈现出较好的鲁棒性等特点,当出现较大的误差时,可以把系统从很大的偏离中拉回来,提高了系统的响应速度和安全性。仿真试验表明采用模糊预估能够降低系统的超调,取得较好的控制效果。 由于单元机组中的锅炉与汽机为强耦合系统,为了实现一对一的单一控制,决定采用神经网络多变量解祸控制,通过仿真证明,达到了很好的解耦效果。 为了从全局上优化系统的控制行为,采用模糊控制策略对锅炉和汽机的指令进行智能化的调整和约束。根据不同的负荷阶段、主要参数的变化情况及时调整有关的指令,使协调控制系统向着有利于全局优化的方向调节。 本文将神经网络、模糊控制思想引入协调控制系统,并在此基础上构造神经网络、模糊自适应控制的智能PID控制方案。通过理论分析和仿真实验证明了这一控制方法在电厂协调控制系统中的实用价值,和传统的PID控制比较,这种智能控制算法有效的提高了负荷的响应速率,保证了系统的品质,取得了很好的控制效果。
上传时间: 2013-04-24
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随着人们生活水平的提高,肥胖逐渐成为一种社会疾病,肥胖容易使人患上阻塞性睡眠呼吸暂停综合症,严重影响生活质量,严重时甚至危及生命。研制性能良好低成本的呼吸机有很好的实际意义。本论文论述了一种基于dsPIC30F3010控制器及无刷直流电机(BrushlessDirectCurrentMotor,简称BLDCM)的呼吸机控制器,实现了反电势法无位置传感器无刷直流电机的运行控制。 论文从基本电磁定律出发,分析了无刷直流电动机结构和工作原理,建立了无刷直流电动机的数学模型,在此基础上详细分析了“反电势法”无刷直流电机控制原理,深入研究了三种反电势过零检测方法,并对检测电路移相产生的转子位置误差进行了分析,给出了补偿方法。 对无刷直流电动机无位置传感器控制中的关键问题——起动方法进行研究,介绍了“反电势法”无刷直流电机控制常用的起动方法,深入讨论了“三段式”起动技术。针对传统“三段式”起动的缺点,论文提出了一种新的外同步到自同步的切换方式。 综合上述,本系统以dsPIC30F3010单片机为控制器,设计了“反电势法”无刷直流电机无位置传感器控制系统的硬件电路,详细介绍了电路各个组成部分的工作原理,同时介绍了控制系统中采用的硬件抗干扰措施。结合dsPIC30F3010的特点,充分利用其片内的资源,设计了系统的软件。实验结果表明系统能够控制电机顺利起动,而且实现了电机正确的换相和稳定的运行。
上传时间: 2013-07-26
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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。
上传时间: 2013-04-24
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脉冲电晕法烟气脱硫脱硝技术是利用电晕放电产生的高能电子与中性分子碰撞,产生自由基和活性粒子,在有氨加入的条件下,将SO2、NOx转化为硫铵和硝铵。根据现有脉冲电晕法电源设备不能大规模工业化实践应用的缺点,设计了一种新型的高频高压交直流叠加的脱硫脱硝电源。 本文重点介绍了交、直流电源的工作原理,对电源中的串联谐振情况进行了具体的分析,交流电源采用串联负载串联谐振的工作方式,直流电源采用并联负载串联谐振的工作方式。通过变压器升压和谐振升压,可使交流电压的上升率大于200V/us,直流电压可达到上万伏。同时计算了电源的主要参数,为实验打下基础。为了进一步提高交流电压的频率,针对感性负载,采用全桥移相软开关控制策略,为开关器件提供零电压关断条件。通过理论分析、仿真及实验对软、硬开关过程及损耗进行比较,证明软开关对提高开关频率的促进作用。 为方便对交、直流电压幅值进行调节,设计了电源控制系统,采用两个数字PID控制器,能同时对二者的幅值进行控制,并以液晶和键盘作为人机交互界面,方便用户的操作。 交直流叠加的电源可以使反应器产生稳定、宽范围、有效的流光。交流电压使放电增强,产生的自由基多,氧化脱除量增加。直流基压驱使正离子和电子离开流光通道,自由基分布更广,与SO2等接触面增加,增强脱硫脱硝效果。 本文也对脱硫脱硝系统的电磁干扰情况进行分析,并采用接地、屏蔽、隔离等方法提高系统的电磁兼容性能。
上传时间: 2013-04-24
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