·摘要： 针对自行设计的两轮自平衡机器人Opyanbot建立了动力学模型,应用最优控制和两轮差动等控制方法设计了控制器,提出了针对两轮自平衡机器人平衡和行进的新策略.为了提高两轮自平衡机器人的控制效果,利用基于DSP数字电路的全数字智能伺服驱动单元IPM100分别精确控制左右轮电机,并利用上位机实时控制机器人的运动状态,提高了控制精度、可靠度和集成度,得到了很好的控制效果. &
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MSP430系列flash型超低功耗16位单片机MSP430系列单片机在超低功耗和功能集成等方面有明显的特点。该系列单片机自问世以来，颇受用户关注。在2000年该系列单片机又出现了几个FLASH型的成员，它们除了仍然具备适合应用在自动信号采集系统、电池供电便携式装置、超长时间连续工作的设备等领域的特点外，更具有开发方便、可以现场编程等优点。这些技术特点正是应用工程师特别感兴趣的。《MSP430系列FLASH型超低功耗16位单片机》对该系列单片机的FLASH型成员的原理、结构、内部各功能模块及开发方法与工具作详细介绍。MSP430系列FLASH型超低功耗16位单片机 目录 第1章 引 论1.1 MSP430系列单片机1.2 MSP430F11x系列1.3 MSP430F11x1系列1.4 MSP430F13x系列1.5 MSP430F14x系列第2章 结构概述2.1 引 言2.2 CPU2.3 程序存储器2.4 数据存储器2.5 运行控制2.6 外围模块2.7 振荡器与时钟发生器第3章 系统复位、中断及工作模式3.1 系统复位和初始化3.1.1 引 言3.1.2 系统复位后的设备初始化3.2 中断系统结构3.3 MSP430 中断优先级3.3.1 中断操作--复位/NMI3.3.2 中断操作--振荡器失效控制3.4 中断处理 3.4.1 SFR中的中断控制位3.4.2 中断向量地址3.4.3 外部中断3.5 工作模式3.5.1 低功耗模式0、1（LPM0和LPM1）3.5.2 低功耗模式2、3（LPM2和LPM3）3.5.3 低功耗模式4（LPM4）22 3.6 低功耗应用的要点23第4章 存储空间4.1 引 言4.2 存储器中的数据4.3 片内ROM组织4.3.1 ROM 表的处理4.3.2 计算分支跳转和子程序调用4.4 RAM 和外围模块组织4.4.1 RAM4.4.2 外围模块--地址定位4.4.3 外围模块--SFR4.5 FLASH存储器4.5.1 FLASH存储器的组织4.5.2 FALSH存储器的数据结构4.5.3 FLASH存储器的控制寄存器4.5.4 FLASH存储器的安全键值与中断4.5.5 经JTAG接口访问FLASH存储器39第5章 16位CPU5.1 CPU寄存器5.1.1 程序计数器PC5.1.2 系统堆栈指针SP5.1.3 状态寄存器SR5.1.4 常数发生寄存器CG1和CG25.2 寻址模式5.2.1 寄存器模式5.2.2 变址模式5.2.3 符号模式5.2.4 绝对模式5.2.5 间接模式5.2.6 间接增量模式5.2.7 立即模式5.2.8 指令的时钟周期与长度5.3 指令组概述5.3.1 双操作数指令5.3.2 单操作数指令5.3.3 条件跳转5.3.4 模拟指令的简短格式5.3.5 其他指令第6章 硬件乘法器6.1 硬件乘法器6.2 硬件乘法器操作6.2.1 无符号数相乘(16位×16位、16位×8位、8位×16位、8位×8位)6.2.2 有符号数相乘(16位×16位、16位×8位、8位×16位、8位×8位)6.2.3 无符号数乘加(16位×16位、16位×8位、8位×16位、8位×8位)6.2.4 有符号数乘加(16位×16位、16位×8位、8位×16位、8位×8位)6.3 硬件乘法器寄存器6.4 硬件乘法器的软件限制6.4.1 寻址模式6.4.2 中断程序6.4.3 MACS第7章 基础时钟模块7.1 基础时钟模块7.2 LFXT1与XT27.2.1 LFXT1振荡器7.2.2 XT2振荡器7.2.3 振荡器失效检测7.2.4 XT振荡器失效时的DCO7.3 DCO振荡器7.3.1 DCO振荡器的特性7.3.2 DCO调整器7.4 时钟与运行模式7.4.1 由PUC启动7.4.2 基础时钟调整7.4.3 用于低功耗的基础时钟特性7.4.4 选择晶振产生MCLK7.4.5 时钟信号的同步7.5 基础时钟模块控制寄存器7.5.1 DCO时钟频率控制7.5.2 振荡器与时钟控制寄存器7.5.3 SFR控制位第8章 输入输出端口8.1 引 言8.2 端口P1、P28.2.1 P1、P2的控制寄存器8.2.2 P1、P2的原理8.2.3 P1、P2的中断控制功能8.3 端口P3、P4、P5和P68.3.1 端口P3、P4、P5和P6的控制寄存器8.3.2 端口P3、P4、P5和P6的端口逻辑第9章 看门狗定时器WDT9.1 看门狗定时器9.2 WDT寄存器9.3 WDT中断控制功能9.4 WDT操作第10章 16位定时器Timer_A10.1 引 言10.2 Timer_A的操作10.2.1 定时器模式控制10.2.2 时钟源选择和分频10.2.3 定时器启动10.3 定时器模式10.3.1 停止模式10.3.2 增计数模式10.3.3 连续模式10.3.4 增/减计数模式10.4 捕获/比较模块10.4.1 捕获模式10.4.2 比较模式10.5 输出单元10.5.1 输出模式10.5.2 输出控制模块10.5.3 输出举例10.6 Timer_A的寄存器10.6.1 Timer_A控制寄存器TACTL10.6.2 Timer_A寄存器TAR10.6.3 捕获/比较控制寄存器CCTLx10.6.4 Timer_A中断向量寄存器10.7 Timer_A的UART应用 第11章 16位定时器Timer_B11.1 引 言11.2 Timer_B的操作11.2.1 定时器长度11.2.2 定时器模式控制11.2.3 时钟源选择和分频11.2.4 定时器启动11.3 定时器模式11.3.1 停止模式11.3.2 增计数模式11.3.3 连续模式11.3.4 增/减计数模式11.4 捕获/比较模块11.4.1 捕获模式11.4.2 比较模式11.5 输出单元11.5.1 输出模式11.5.2 输出控制模块11.5.3 输出举例11.6 Timer_B的寄存器11.6.1 Timer_B控制寄存器TBCTL11.6.2 Timer_B寄存器TBR11.6.3 捕获/比较控制寄存器CCTLx11.6.4 Timer_B中断向量寄存器第12章 USART通信模块的UART功能12.1 异步模式12.1.1 异步帧格式12.1.2 异步通信的波特率发生器12.1.3 异步通信格式12.1.4 线路空闲多机模式12.1.5 地址位多机通信格式12.2 中断和中断允许12.2.1 USART接收允许12.2.2 USART发送允许12.2.3 USART接收中断操作12.2.4 USART发送中断操作12.3 控制和状态寄存器12.3.1 USART控制寄存器UCTL12.3.2 发送控制寄存器UTCTL12.3.3 接收控制寄存器URCTL12.3.4 波特率选择和调整控制寄存器12.3.5 USART接收数据缓存URXBUF12.3.6 USART发送数据缓存UTXBUF12.4 UART模式，低功耗模式应用特性12.4.1 由UART帧启动接收操作12.4.2 时钟频率的充分利用与UART的波特率12.4.3 多处理机模式对节约MSP430资源的支持12.5 波特率计算 第13章 USART通信模块的SPI功能13.1 USART同步操作13.1.1 SPI模式中的主模式13.1.2 SPI模式中的从模式13.2 中断与控制功能 13.2.1 USART接收/发送允许位及接收操作13.2.2 USART接收/发送允许位及发送操作13.2.3 USART接收中断操作13.2.4 USART发送中断操作13.3 控制与状态寄存器13.3.1 USART控制寄存器13.3.2 发送控制寄存器UTCTL13.3.3 接收控制寄存器URCTL13.3.4 波特率选择和调制控制寄存器13.3.5 USART接收数据缓存URXBUF13.3.6 USART发送数据缓存UTXBUF第14章 比较器Comparator_A14.1 概 述14.2 比较器A原理14.2.1 输入模拟开关14.2.2 输入多路切换14.2.3 比较器14.2.4 输出滤波器14.2.5 参考电平发生器14.2.6 比较器A中断电路14.3 比较器A控制寄存器14.3.1 控制寄存器CACTL114.3.2 控制寄存器CACTL214.3.3 端口禁止寄存器CAPD14.4 比较器A应用14.4.1 模拟信号在数字端口的输入14.4.2 比较器A测量电阻元件14.4.3 两个独立电阻元件的测量系统14.4.4 比较器A检测电流或电压14.4.5 比较器A测量电流或电压14.4.6 测量比较器A的偏压14.4.7 比较器A的偏压补偿14.4.8 增加比较器A的回差第15章 模数转换器ADC1215.1 概 述15.2 ADC12的工作原理及操作15.2.1 ADC内核15.2.2 参考电平15.3 模拟输入与多路切换15.3.1 模拟多路切换15.3.2 输入信号15.3.3 热敏二极管的使用15.4 转换存储15.5 转换模式15.5.1 单通道单次转换模式15.5.2 序列通道单次转换模式15.5.3 单通道重复转换模式15.5.4 序列通道重复转换模式15.5.5 转换模式之间的切换15.5.6 低功耗15.6 转换时钟与转换速度15.7 采 样15.7.1 采样操作15.7.2 采样信号输入选择15.7.3 采样模式15.7.4 MSC位的使用15.7.5 采样时序15.8 ADC12控制寄存器15.8.1 控制寄存器ADC12CTL0和ADC12CTL115.8.2 转换存储寄存器ADC12MEMx15.8.3 控制寄存器ADC12MCTLx15.8.4 中断标志寄存器ADC12IFG.x和中断允许寄存器ADC12IEN.x15.8.5 中断向量寄存器ADC12IV15.9 ADC12接地与降噪第16章 FLASH型芯片的开发16.1 开发系统概述16.1.1 开发技术16.1.2 MSP430系列的开发16.1.3 MSP430F系列的开发16.2 FLASH型的FET开发方法16.2.1 MSP430芯片的JTAG接口16.2.2 FLASH型仿真工具16.3 FLASH型的BOOT ROM16.3.1 标准复位过程和进入BSL过程16.3.2 BSL的UART协议16.3.3 数据格式16.3.4 退出BSL16.3.5 保护口令16.3.6 BSL的内部设置和资源附录A 寻址空间附录B 指令说明B.1 指令汇总B.2 指令格式B.3 不增加ROM开销的模拟指令B.4 指令说明（字母顺序）B.5 用几条指令模拟的宏指令附录C MSP430系列单片机参数表附录D MSP430系列单片机封装形式附录E MSP430系列器件命名
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crc任意位生成多项式 任意位运算 自适应算法 循环冗余校验码(CRC，Cyclic Redundancy Code)是采用多项式的 编码方式，这种方法把要发送的数据看成是一个多项式的系数 ，数据为bn-1bn-2…b1b0 (其中为0或1)，则其对应的多项式为： bn-1Xn-1+bn-2Xn-2+…+b１X+b０ 例如：数据“10010101”可以写为多项式 X７+X４+X２+1。 循环冗余校验CRC 循环冗余校验方法的原理如下： (1) 设要发送的数据对应的多项式为P(x)。 (2) 发送方和接收方约定一个生成多项式G(x)，设该生成多项式 的最高次幂为r。 (3) 在数据块的末尾添加r个0，则其相对应的多项式为M(x)=XrP(x) 。(左移r位) (4) 用M(x)除以G(x)，获得商Q(x)和余式R(x)，则 M(x)=Q(x) ×G(x)+R(x)。 (5) 令T(x)=M(x)+R(x)，采用模2运算，T(x)所对应的数据是在原数 据块的末尾加上余式所对应的数据得到的。 (6) 发送T(x)所对应的数据。 (7) 设接收端接收到的数据对应的多项式为T’(x)，将T’(x)除以G(x) ，若余式为0，则认为没有错误，否则认为有错。
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crc任意位生成多项式 任意位运算 自适应算法 循环冗余校验码(CRC，Cyclic Redundancy Code)是采用多项式的 编码方式，这种方法把要发送的数据看成是一个多项式的系数 ，数据为bn-1bn-2…b1b0 (其中为0或1)，则其对应的多项式为： bn-1Xn-1+bn-2Xn-2+…+b１X+b０ 例如：数据“10010101”可以写为多项式 X７+X４+X２+1。 循环冗余校验CRC 循环冗余校验方法的原理如下： (1) 设要发送的数据对应的多项式为P(x)。 (2) 发送方和接收方约定一个生成多项式G(x)，设该生成多项式 的最高次幂为r。 (3) 在数据块的末尾添加r个0，则其相对应的多项式为M(x)=XrP(x) 。(左移r位) (4) 用M(x)除以G(x)，获得商Q(x)和余式R(x)，则 M(x)=Q(x) ×G(x)+R(x)。 (5) 令T(x)=M(x)+R(x)，采用模2运算，T(x)所对应的数据是在原数 据块的末尾加上余式所对应的数据得到的。 (6) 发送T(x)所对应的数据。 (7) 设接收端接收到的数据对应的多项式为T’(x)，将T’(x)除以G(x) ，若余式为0，则认为没有错误，否则认为有错
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100-24c02记忆开机次数101-24c02存储上次使用中状态102-DS1302 时钟原理103-DS1302可调时钟104-DS1302时钟串口自动更新时间105-1602液晶显示DS1302时钟106-字库ST7920 12864液晶基础显示107-按键 12864显示108-PCF8591 1路AD数码管显示109-PCF8591 4路AD数码管显示11-LED循环右移110-PCF8591 DA输出模拟111-PCF8591 输出锯齿波112-PCF8591 1602液晶显示113-串口通讯114-串口通讯中断应用115-RS485基本通讯原理116-红外接收原理117-红外解码数码管显示118-红外解码1602液晶显示119-红外发射原理12-查表显示LED灯120-红外收发测试121-双红外发射避障原理测试122-1个18B20 温度传感器 数码管显示123-1个18b20温度传感器1602液晶显示124-多个18b20温度传感器1602液晶显示125-超温报警测试126-温度可调上下限1602126-温度可调上下限1602显示127-PS2键盘输入1602液晶显示128-双色点阵1种颜色显示测试129-双色点阵2种颜色显示测试13-双灯左移右移闪烁130-双色点阵显示特定图形131-双色点阵交替图形显示132-双色点阵双色交替动态显示133-热敏电阻测试数码管显示134-光敏电阻测试数码管显示135-自动调光测试136-串转并数字芯片测试137-非门数字芯片测试138-电子琴139-实用99分钟倒计时器14-花样灯140-外部频率测试141-定时做普通时钟可调142-1602液晶显示的密码锁143-实用密码锁144-1602液晶显示的计算器145-秒表146-串口测温电脑显示147-交通灯测试148-点阵模拟电梯上行下行149-点阵流动广告模拟15-PWM调光150-综合测试程序151-12位AD_DS1621与12864液晶152-闪烁灯一153-闪烁灯二154-流水灯A155-51单片机12864大液晶屏proteus仿真156-流水灯B157-数码管显示158-12864LCD显示计算器键盘按键实验159-数码管显示（锁存器）16-共阳数码管静态显示160-数码管动态显示161-数码管滚动显示162-数码管字符显示163-独立按键164-矩阵键盘165-矩阵键盘(LCD)166-用DS1302与12864LCD设计的可调式中文电子日历167-定时器的使用(方式1)168-12864LCD图形滚动演示169-用PG12864LCD设计的指针式电子钟17-1个共阳数码管显示变化数字170-定时器的使用(方式2)171-外部中断的使用172-定时器和外部中断173-开关控制12864LCD串行模式显示174-点阵显示175-液晶1602显示176-12864带字库测试程序177-串行12864显示178-遥控键值解码-12864LCD显示179-液晶12864并行18-单个数码管模拟水流180-液晶12864并行2181-串口发送试验182-串口接收试验183-串口接收（1602）184-蜂鸣器发声185-直流电机调速186-蜂鸣器间断发声187-lcd-12864应用188-继电器控制189-直流电机调速19-按键控制单个数码管显示190-步进电机191-存储AT24C02192-PCF8591T AD实验193-PCF8591T芯片DA实验194-温度采集DS18B20195-EEPROM_24C02196-12864LCD显示24C08保存的开机画面197-红外解码198-12864LCD显示EPROM2764保存的开机画面199-时钟DS1302(LCD)2-IO输出-点亮1个LED灯方法220-单个数码管指示逻辑电平200-宏晶看门狗201-SD卡202-秒表203-普通定时器时钟204-彩屏控制205-彩屏图片显示206-12864+DS1302时钟+18B20温度计207-12864测试程序208-12864串行驱动演示209-12864生产厂程序21-8位数码管显示其中之一210-12864中文显示测试211-LCD12864212-12864M液晶显示(有字库)程序（汇编）213-超声波测距LCD12864显示214-红外遥控键值解码12864液晶显示（汇编语言）215-用DS1302与12864LCD设计的可调式中文电子日历216-中文12864217-中文12864LCD显示红外遥控解码实验218-IO端口输出219-IO端口输入22-8位数码管静态显示其中之二220-流水灯221-数码管显示222-数码管动态扫描演示223-独立按键224-独立按键去抖动225-定时器0226-定时器1227-定时器2228-外部中断0电平触发229-外部中断0边沿触发23-8位数码管动态扫描显示230-外部中断1231-矩阵键盘232-液晶LCM1602233-LCD1602动态显示234-EEPROM24c02235-开机次数记忆236-红外解码LCD1602液晶显示237-红外解码数码管显示238-喇叭239-液晶背光控制24-8位数码管动态扫描原理演示240-与电脑串口通信241-步进电机242-字库LCD12864液晶测试243-液晶数码综合显示244-99秒计时245-99倒计时246-抢答器247-PWM调光248-LED点阵249-直流电机调速25-数码管显示动态数据250-按键计数器251-秒表252-数码管移动253-花样灯254-红绿灯255-音乐播放256-红外收发演示257-普通定时器时钟258-继电器控制259-ps2键盘LCD1602液晶显示26-9累加260-RTC实时时钟DS1302液晶显示261-单线温度传感器18b20262-串口测温263-带停机 步进电机正反转264-步进电机正反转265-AD_DA_PCF8591266-液晶AD_DA_PCF8591267-秒手动记数268-功能感受269-流水登27-99累加270-点亮一个二极管271-用单片机控制一个灯闪烁272-将P1口状态送入P0、P2、P3273-P3口流水灯274-通过对P3口地址的操作流水点亮8位LED275-用不同数据类型控制灯闪烁时间276-用P0口、P1 口分别显示加法和减法运算结果277-用P0、P1口显示乘法运算结果278-用P1、P0口显示除法运算结果279-用自增运算控制P0口8位LED流水花样28-999累加280-用P0口显示逻辑与运算结果281-用P0口显示条件运算结果282-用P0口显示按位异或运算结果283-用P0显示左移运算结果284-万能逻辑电路实验285-用右移运算流水点亮P1口8位LED286-用if语句控制P0口8位LED的流水方向287-用swtich语句的控制P0口8位LED的点亮状态288-用for语句控制蜂鸣器鸣笛次数289-包含单片机寄存器的头文件29-9999累加290-用do-while语句控制P0口8位LED流水点亮291-用字符型数组控制P0口8位LED流水点亮292-用P0口显示字符串常量293-用P0 口显示指针运算结果294-用指针数组控制P0口8位LED流水点亮295-用数组的指针控制P0 口8 位LED流水点亮296-用P0 、P1口显示整型函数返回值297-用有参函数控制P0口8位LED流水速度298-用数组作函数参数控制流水花样299-用数组作函数参数控制流水花样3-IO输出-点亮多个LED灯方法130-9累减300-用函数型指针控制P1口灯花样31-99累减32-999累减33-9999累减34-显示小数点35-数码管消隐36-数码管递加递减带消隐37-数码管左移38-数码管右移38-数码管右移139-数码管右移24-IO输出-点亮多个LED灯方法240-数码管循环左移41-数码管循环右移41-数码管循环右移142-数码管循环右移243-数码管闪烁44-数码管局部闪烁45-定时器046-定时器147-定时器248-产生1mS方波49-产生200mS方波5-闪烁1个LED50-产生多路不同频率方波51-1个独立按键控制LED52-1个独立按键控制LED状态转换53-2按键加减操作53-2按键加减操作数码管显示54-多位数按键加减（闪烁）54-多位数按键加减（闪烁）数码管显示55-多位数按键加减（不闪烁）55-多位数按键加减（不闪烁）数码管显示56-定时器扫描数码管（不闪烁）57-按键长按短按效果58-抢答器59-独立按键依次输入数据6-不同频率闪烁1个LED灯60-按键从右至左输入61-8位端口检测8独立按键62-矩阵键盘行列扫描63-矩阵键盘反转扫描64-矩阵键盘中断扫描65-矩阵键盘密码锁66-矩阵键盘简易计算器67-外部中断0电平触发68-外部中断1电平触发69-外部中断0下降沿触发7-不同频率闪烁多个LED灯70-外部中断1下降沿触发71-T0外部计数输入72-T1外部计数输入73-看门狗溢出测试74-按键喂狗75-喇叭发声原理76-警车声音77-救护车声音78-喇叭滴答声79-报警发声8-8位LED左移80-消防车警报81-音乐播放82-步进电机转动原理83-步进电机正反转84-步进电机按键控制85-步进电机转
上传时间： 2021-11-08
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无刷直流电动机是现代工业设备中重要的运动部件，保留了有刷直流电动机宽阔而平滑的优良调速性能，同时又克服了有刷直流电动机机械换向带来的一系列的缺点，在各个领域中得到广泛应用。本论文阐述了无刷直流电动机的系统构成和工作原理，分析了无刷直流电动机的数学模型、等效电路、传递函数以及调速原理。采用转速电流双闭环控制与H PWM．L ON的脉宽调制方法驱动控制无刷直流电机，并在MATLAB／Simulink平台上进行了计算机仿真。仿真结果表明，控制系统有较好的动静态特性。论文还分析了经典PID控制和模糊控制各自的优缺点，并介绍了结合二者优点的模糊自适应PID控制的优点。在MATLAB／Simulink平台进行了基于模糊自适应PID控制器的无刷直流电机控制系统的计算机建模仿真。与采用经典PID控制器的控制系统相比，采用模糊自适应PID控制器的控制系统的动静态特性都得到改善。本论文设计了无刷直流电机控制系统的硬件，包括控制单元、功率变换单元，并进行了电磁兼容性设计。控制单元以TI的TMS320F2812DSP控制器为核心，设计了位置传感器接口电路、人机界面电路、电平转换电路、电流采样电路以及采样调理电路等。功率变换单元以三菱的IPM PS21 563．P为核心，设计了整流电路、逆变电路、能耗制动电路以及多项保护电路。设计了基于TMS320F281 2 DSP控制器的速度电流双闭环电机驱动控制程序、位置检测程序、电流采样程序、人机界面程序以及各项安全保护程序等。在对硬件部分和软件部分进行调试后，对控制系统进行了实验，通过实验波形，检验了控制系统的工作性能。本文最后对整个系统的设计进行了总结，并对本系统存在的问题和后续的研究工作提出了自己的看法看法。
上传时间： 2022-06-28
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本文拟借助于神经网络良好的逼近能力，实现永磁同步电机的无位置传感器控制。 人工神经网络(Neural Network)可以逼近任意复杂非线性映射，具有很强的自学习自适应能力，十分适合于解决复杂的非线性控制问题。其中，BP神经网络是目前广泛应用的神经网络之一，得到了较为深入的研究，其结构简单，需要离线确定的参数少、泛化能力强、逼近精度高、实时性强，采用BP神经网络实现永磁同步电机的调速控制具有重要意义。 文中提出了基于BP神经网络的永磁同步电机自适应调速控制策略，建立了一种包含辨识网络和控制网络的双神经网络结构控制系统。辨识网络在线动态辨识系统输出并对控制网络参数进行调整，控制网络与PI控制方法相结合实现永磁同步电机自适应转速控制。仿真结果表明，该系统动态响应快、实时性较强、精度较高。 文中提出了一种基于混合训练算法的BP神经网络永磁同步电机无位置传感器控制方法。采用混沌优化和梯度下降法相结合的混合算法对BP神经网络进行离线训练后，将其用于永磁同步电机的转子位置角在线估计。结果表明，该训练算法可以有效地加快神经网络收敛速度，且估计的转子位置角误差较小、精度较高。 文中建立了以TMS320F2812芯片为核心的永磁同步电机调速控制系统，并进行了相应的软硬件设计，为实现永磁同步电机的各种控制策略奠定了实验基础。DSP控制系统为神经网络训练提供样本，为研究永磁同步电机的自适应调速控制和转子位置角估计创造了条件。
上传时间： 2013-05-23
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开关磁阻电机（SR电机）驱动系统（SRD）是一种先进的机电一体化装置，但是其较大的振动噪声和转矩脉动问题制约了SRD的广泛应用。本文以减小SR电机振动噪声和转矩脉动为主题展开理论分析和实验研究。主要内容有：由于径向力引起的定子径向振动是SR电机噪声的主要根源，因此径向力的分析和计算是研究SR电机振动噪声的基础。本文利用磁通管法推导出径向力的解析表达式，定性分析了径向力与电机结构参数等之间的关系。根据虚位移原理，推导出基于矢量磁势的电磁力计算公式。该计算方法求解电磁力时只需进行一次磁场计算，不但减小了计算量，同时计算精度较传统虚位移法高。利用这一计算方法，求出了实验样机的转矩及径向力的精确数值解。针对在SRD性能仿真时，传统的非线性插值不但耗时，而且对有限元计算数据量要求高的问题，本文利用人工神经网络强大的非线性模型辨识能力，成功进行了SR电机磁链反演和转矩计算的模型训练，最后建立了基于人工神经网络的SR电机精确解析数学模型。因为SR电机本体结构形式的选择问题与振动噪声大小有着密切的关系。本文从噪声辐射和振动幅值角度探讨了SR电机主要尺寸的确定；接着从对称性、力波阶数等角度研究了SR电机相数及绕组连接方式、极数、并联支路数的选择问题。并对一些常用的降低电机机械噪声的措施和方法进行了综述。系统振动特性的研究对于减小振动噪声十分重要。本文从振动系统的运动方程出发，导出了从激振力到振动加速度的传递函数和系统的自由振动解；然后利用机电类比法得出了SR电机定子系统的固有频率以及振动振幅的解析解，定性分析了影响振动振幅的各种因素；最后利用基于能量法的有限元解法，通过建立不同的散热筋结构形式、高度、根数以及形状的SR电机三维有限元模型，分析得出了最有利于降噪和散热的散热筋结构是高度高、根数多、上窄下宽的梯形截面的周向散热筋的结论。通过建立不同绕组装配工艺下的SR电机三维有限元模型，分析得出了加强绕组刚度可以提高系统低阶固有频率的结论。通过比较实验样机的模态分析结果和运行实验结果，证实了模态分析的有效性。仿真是计算SRD系统性能和预估电机振动的有效手段。本文在用MATLAB建立SRD系统的非线性动态仿真模型的基础上，对SRD系统进行了稳态性能仿真、动态性能仿真以及负载突变仿真。接着利用稳态性能仿真，综合考虑最大平均转矩和效率这两个优化目标，对SR电机的开关角进行了优化。最后结合由磁场有限元计算得到的径向力数据表和稳态性能仿真，通过非线性插值得到径向力的波形，然后对径向力波形进行了频谱分析，从而找到其主要的谐波分量。在电机设计阶段避免径向力波主要频谱分量与SR电机定子的固有频率接近而引起共振是降低SR电机噪声的首要条件。合适的控制策略对于SR电机减振降噪是必不可少的。本文理论推导出三步换相法的时间参数取值公式。仿真证明本取值公式较原先文献的结论在阻尼比较小时有更好的减振效果。针对SR电机运行中可能出现多个模态振形被激发出来的情况，利用数值优化法对三步换相法的时间参数进行了优化，使得减振效果整体最佳，所提的数值优化方法对两步换相法同样有效。在分析已有的直接瞬时转矩控制的基础上，针对其不足之处，提出了转矩定频控制取代内滞环的方法、开始重叠区域的转矩控制方法、最佳开关角度二次优化法和时间参数优化的三步换相法等新的控制方案。动态仿真证明这些方案是切实有效的，达到了预期效果。最后在直接瞬时转矩控制的每一次转矩斩波都使用三步换相法，和在相关断时刻根据实际电平灵活选用两步或三步换相法以减小电机振动噪声，并提出了考虑减振要求的开关频率设计方法，最终形成了一套完整的降低振动噪声和转矩脉动控制策略。设计并研制了基于TMS320LF2407DSP的SR电机控制器。根据控制策略要求，选用了不对称半桥功率电路拓扑结构；出于降低成本以及提高可靠性考虑，采用了MOSFET双路并联电路方案。在控制软件中实现了本文所提出的降低SR电机振动噪声和转矩脉动控制策略。本文最后对实验样机进行了静态转矩的测量实验，对比转矩测量值与转矩有限元计算值，验证了磁场有限元计算的有效性。然后对实验样机进行了空载与负载、电流控制与转矩控制、低速斩波与高速单波、是否采用两步或三步换相法等一系列对比运行实验，对比各种实验结果，充分证实了本文所提出的降低振动噪声和转矩脉动控制策略的有效性。本课题组承担了国家十·五863计划电动汽车重大专项：“EQ6110HEV混合动力城市公交车用电机及其控制系统”（2001AA501421）。本文的研究是在该项目的资助下完成，并且本文关于电机本体结构形式、散热筋结构和机械降噪措施等的结论已在该项目的60kW实验样机上得到证实。
上传时间： 2013-07-05
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永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor)因功率密度大、效率高、过载能力强、控制性能优良等优点，在中小容量调速系统和高精度调速场合发展迅速。但由于永磁同步电机的磁场具有独特的交叉耦合和交叉饱和现象，且其控制系统是一个强非线性、时变和多变量系统，要实现高精度调速就需对其控制策略进行深入研究。 永磁同步电机调速系统中，位置传感器的存在使得系统成本增加、结构复杂、可靠性降低，所以永磁同步电机的无位置传感器控制成为一个新的研究热点。本文拟借助于神经网络良好的逼近能力，实现永磁同步电机的无位置传感器控制。 人工神经网络(Neural Network)可以逼近任意复杂非线性映射，具有很强的自学习自适应能力，十分适合于解决复杂的非线性控制问题。其中，BP神经网络是目前广泛应用的神经网络之一，得到了较为深入的研究，其结构简单，需要离线确定的参数少、泛化能力强、逼近精度高、实时性强，采用BP神经网络实现永磁同步电机的调速控制具有重要意义。 文中提出了基于BP神经网络的永磁同步电机自适应调速控制策略，建立了一种包含辨识网络和控制网络的双神经网络结构控制系统。辨识网络在线动态辨识系统输出并对控制网络参数进行调整，控制网络与PI控制方法相结合实现永磁同步电机自适应转速控制。仿真结果表明，该系统动态响应快、实时性较强、精度较高。 文中提出了一种基于混合训练算法的BP神经网络永磁同步电机无位置传感器控制方法。采用混沌优化和梯度下降法相结合的混合算法对BP神经网络进行离线训练后，将其用于永磁同步电机的转子位置角在线估计。结果表明，该训练算法可以有效地加快神经网络收敛速度，且估计的转子位置角误差较小、精度较高。 文中建立了以TMS320F2812芯片为核心的永磁同步电机调速控制系统，并进行了相应的软硬件设计，为实现永磁同步电机的各种控制策略奠定了实验基础。DSP控制系统为神经网络训练提供样本，为研究永磁同步电机的自适应调速控制和转子位置角估计创造了条件。
上传时间： 2013-07-03
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电动车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆，电动车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，几乎是“零污染”。电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车。特别是在景区运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。电机驱动及控制系统是电动汽车的核心，本文主要设计的是电动游览车用异步电动机的驱动控制系统。 本文设计了以IGBT作为开关元器件的主电路结构，通过多次改进结构，并设计采用了具有硬件互锁功能的驱动电路，进一步提高了主电路的可靠性。以TI公司生产的TMS320LF2407A芯片为系统控制核心，设计了控制电路以及保护电路；编写了以矢量控制作为核心算法、空间电压矢量控制作为PWM控制方式的控制程序。通过研究单神经元矢量控制的原理，进行了仿真，验证了单神经元矢量控制具有更好的快速性、鲁棒性和自适应性。 通过大量的实验和实际现场装车调试证明，本文设计的异步电动机控制系统可靠性高，动态性能良好，控制简单，适合在蓄电池供电的逆变器应用场合(电动车)。
上传时间： 2013-04-24
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