基于TMS320F2812高精度跟踪伺服控制系统设计
上传时间: 2013-08-03
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随国民经济的飞速发展,用电量的日益增加,电网的经济运行已是一个不可忽视的问题。因此,如何降低网损,提高电力系统的输电效率,保证电力系统的经济运行是电力系统面临的实际问题,也是电力系统研究的主要方向之一。 电力系统在运行过程中,由于感性负载的存在,使电网无功功率大量增加。另外,近些年来,国民经济各部门大力推广使用各种新型的电力电子整流装置,他们在减少能量耗损的同时,也带来了功率因数下降、电压波动、闪变、三相不平衡以及谐波干扰等问题。其最终结果都是使配电设备的使用效能得不到充分发挥,设备的附加功耗增加。因此,进行有效的无功功率补偿,提高功率因数是电网及电力系统安全经济运行的重要保证。毫无疑问,无功功率补偿的研究势在必行。 我国与世界上发达国家相比,无论从电网功率因数还是补偿深度来看,都有较大差距,因此在我国大力推广无功补偿技术尤为迫切。 对于实际应用的MCR,要求能够自动控制。本文采用以单片机为核心的控制器方案,包括检测电路、控制电路、触发电路、键盘显示电路和通信电路等。检测电路用于检测变压器二次侧的电压和电流并获耿同步信号;控制电路根据相应的控制策略,对检测信号和给定输入量进行计算,给出控制信号;触发电路根据控制信号输出的控制信号产生相应触发角的晶闸管触发脉冲;键盘可用来输入各种控制指令,显示电路可以直观的输出系统的各种状态;通信电路提供与控制站的数据交换,以便实现电力系统的集中控制。 文中对补偿器模型进行了实验验证,实验结果与文中分析一致,说明了本文补偿理论的正确性和可行性。
上传时间: 2013-06-22
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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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本文针对我国当今大型仓库、大型粮库的监测与控制现状,进行研究开发,采用较为实用和先进的单片微型机控制系统,运用温度传感器和湿度传感器对温度、湿度的敏感性设计了一种基于多级通讯总线的粮库温、湿度自动监测系统,主要包括通讯控制总站以及下位机的设计。操作人员可以通过向通讯控制总站发送命令,提取下位机温、湿度数据,下位机实现温、湿度检测;同时可以查看历史检测数据,进行粮情分析和粮库管理等一系列操作。 温湿度的测量和控制系统通常被认为是一项较为简单的控制技术,但是由于湿敏元件的稳定性差,寿命短等问题,实际应用系统中能正常运行的不多,除非建立有严格的管理制度,而且管理人员的综合素质要达到一定的要求。所以,本文重点分析了湿敏传感测量的机制,选型和技术措施。在研究了多种湿度传感器性能的基础上选用了合适的湿度传感器,这是本设计的一个重点。本设计还有一个重点,用CPLD设计了一个模拟开关和显示部分。 本设计研制的上位机采用PC机,通过RS-232接口与转换器相连,转换器通过RS-485总线连接下位机,实现监控室与现场的数据通信。每台下位机位于各粮仓内,需要监测256路的温、湿度信号,为了能实现共256路温湿度的数据采集工作,本设计中用CPLD设计了一个模拟开关,每次只采集一路数据送入到单片机中去;另外,本设计的显示部分也独特的选用了CPLD来实现。正常情况下上位机每4小时向下位机发布一次检测信号(同时在任何时刻也可监控某个粮仓的温湿度情况),下位机利用PICl6F877单片机来实现粮仓中128路温度和128路湿度的测控。 该粮仓温、湿度测控系统实用性强,成本低,数据传输效率高,可靠性好。它不仪可以应用于粮库的监控管理,而且也可推广到其他监控领域,因此具有广泛的应用前景。
上传时间: 2013-05-23
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文中设计完成了以数字信号处理器DSP为控制核心,以智能控制功率模块IPM为驱动,以无刷直流电机作为伺服电机的一套高性能的电梯门机交流伺服系统。 论文阐述了设计的目的,给出了电机的选择,介绍了无刷直流电机的优点;说明了门机运行曲线的形成及加减速运行时按S曲线方式运行的优点,并给出了加减速运行时S曲线的具体形成方法;针对门机控制系统的控制策略进行了详细的研究,将自适应控制理论引入了电梯的门机控制系统中,并针对模型参考自适应控制的方法进行了分析,该方法的实施使系统的性能得到了提高。 系统采用TMS320LF2407A作为电梯的门机控制系统的核心控制器,对TMS320LF2407A作了详细的介绍。文中对系统采用了全数字化设计,完成了总体硬件电路的设计,主要包括计算控制电路、信号采集电路、键盘输入及显示电路、驱动及保护电路等,并对每一部分电路的设计进行了具体的说明;驱动电路选用了智能控制功率模块IPM,并针对所选模块进行了说明。 在系统软件设计中,采用对曲线进行离散的方式,给出了门机运行的参考模型,并根据采集的信号与参考模型进行对比,求出加/减速运行时S曲线实现的补偿算法;并针对运行参数变化的影响,提出了对门机系统进行自适应控制的方法,给出了系统软件的流程。 通过对系统的硬件及软件的设计,实现了对电梯门机系统安全、可靠、平稳控制的目的。
上传时间: 2013-06-22
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直接转矩控制技术,是继矢量控制技术之后出现的又一种新的控制思想,其控制手段直接,系统响应迅速,具有优良的静、动态特性,系统鲁棒性好,因而受到了普遍关注并得到了迅速发展。 本论文从交流调速技术的发展开始,分析了异步电机直接转矩控制的基本原理,推导了u-l、i-n两种磁链模型,并对这两种磁链模型的适应范围和特点进行了分析,然后推导了在全速范围都适用的u-n模型。u-n模型的特点是:低速下工作于i-n模型,高速下工作于u-i模型,高低速之间自然过渡,加之引入电流调节器对电流观测值进行补偿,大大提高了模型的观测精度。 然后以交流电力机车为例,介绍了直接转矩控制技术在交流调速系统中的应用,并根据电力机车的牵引特性,设计了不同的控制策略: (1)低速区:采用圆形磁链的直接转矩控制; (2)高速区:采用六边形磁链的直接转矩控制; (3)弱磁区:通过改变磁链给定值来调节转矩,实现恒功率调节。 同时应用MATLAB/SIMULINK软件建立了直接转矩控制系统的仿真模型,并得出了仿真结果,验证了该方法的正确性。 最后介绍了无速度传感器的直接转矩控制方法,推导了基于模型参考自适应(MRAS)理论的转子转速的辨识方法,建立了转子转速的辨识模型,并得到了仿真结果。
上传时间: 2013-04-24
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玻璃磨边机这项技术国外在上世纪九十年代末期发展起来;但设备价格比较昂贵。而国产机尚处于起步阶段。根据玻璃深加工企业的实际需要,本课题设计和完成了这种高精度的玻璃磨边设备。 本文主要研究了步进电机、变频器、光电编码器、可编程控制器和由它们组成的控制系统在玻璃直线磨边机上的应用。介绍了步进电机、变频器、光电编码器和可编程控制器的功能、特点。通过PLC、步进电机、变频器、编码器组成的控制系统来对玻璃加工进行控制。该系统在控制精度上基本达到了生产的需要。这里采用该系统来代替伺服系统,不仅降低了成本而且也满足了企业的要求。文中还设计了PLC程序来对其进行控制,而且进行现场调试,达到了预期的目标。其间,还采取一些办法解决了一些干扰问题,也掌握了实际选型的有关知识。本文还介绍了人机界面的主要设计参数。 本文对玻璃直线双边磨边机电气控制系统的总体设计方案进行了综合性论述对控制系统进行了功能分析,阐述了系统的性能要求;根据控制系统的性能要求,提出了系统的总体设计方案。为了实现设计方案,本文对位置控制的方法进行分析和研究,给出了玻璃直线双边磨边机电气控制系统的具体实现方案;对变频器和光电编码器的原理进行了分析,给出了变频器与光电编码器的选型方法。玻璃直线双边磨边机的夹持梁升降系统采用开环控制;工作台开合控制系统采用变频调速闭环控制,光电编码器测量开合位置,反馈给PLC,对开合系统进行慢速开合,以提高定位精度,降低了开发成本。 本文还对采用可编程控制器作为下位机现场控制进行了软硬件设计。详细介绍了PLC的软件设计,包括主程序,初始化程序,开合机构控制系统程序,夹持梁升降控制系统程序,玻璃传送控制系统程序及上位机与下位机的通信处理方法。
上传时间: 2013-06-04
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近年来,随着永磁材料的发展,永磁同步电机应用日益广泛。永磁同步电机根据反电动势和电流波形的不同,可分为梯形波永磁同步电机(无刷直流电机)和正弦波永磁同步电机(永磁同步电机)。正弦波永磁同步电机为实现其正弦波驱动控制需要连续的转子位置信号,通常采用机械位置传感器(旋转变压器、光电编码器等),机械位置传感器虽可以提供高精度的转子位置信息,但其体积大,价格高,增加了转子的惯量,且性能易受环境因素的影响,限制了永磁同步电机的应用场合。近年来受到广泛的关注的无位置传感器技术,是通过检测反电动势(电压)或电流等过零点获取转子的位置信号,此技术虽取消了机械位置传感器,但存在控制复杂,位置检测精度不高,运行转速范围受到限制等问题。为解决上述问题,本文研究采用低成本的低分辨率位置传感器取代机械位置传感器,通过位置估算法得到高分辨率的转子位置信号,以实现永磁同步电机的正弦波驱动控制问题。 首先,本文分析了传统的采用位置区间的平均速度和采用平均速度并引用平均加速度实现位置估算法的原理,针对其不足提出了一种改进的方法,该法通过对位置区间初始速度的估算,可以显著提高速度、位置的估算精度。本文建立上述三种位置估算法的Matlab仿真模型,并对其进行了仿真研究,仿真结果表明:改进位置估算方法即使在加减速等动态性能过程中也能保持较小的位置误差,性能明显优于传统的方法。 其次,完成了以TI公司的数子信号处理器(DSP)TMS320LF2407A为主控芯片,以IR公司IR2110为驱动芯片采用低分辨率位置传感器的正弦波永磁同步电机控制系统的硬件电路的设计和调试工作。探讨了正弦波永磁同步电机在采用无电流传感器的电流开环控制时的控制策略问题。在此情况下电压相位角φ对电机运行性能有重要的影响,为得到最佳的φ=f(ω)曲线,需根据负载特性进行优化。 最后,完成了基于TMS320LF2407A采用低分辨率位置传感器的正弦波永磁同步电机的软件设计,文中详细讨论了位置估算程序和实现SVPWM程序的设计和调试,并对其进行了实验验证。
上传时间: 2013-07-23
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航空蓄电池是重要的机载设备,在飞机安全飞行中起着重要的作用。蓄电池充电设备的性能直接影响着蓄电池的电气性能和使用寿命,因此近年来航空蓄电池充电设备的研制已经成为研究的热点之一。论文研究一种采用上下位机联合控制的航空蓄电池充放电系统,对铅酸蓄电池和镉镍蓄电池进行智能充电、放电和容量分析。 论文在综合分析航空蓄电池充电器技术要求的基础上,运用现代电力电子技术,设计了集充电、放电功能于一体的功率电路,并研制了基于DSP芯片TMS320F2812的充放电控制系统。论文详细阐述了系统的设计方案、参数计算和控制方法。 论文以Visual Basic 6.0为开发环境,编制了航空蓄电池充放电系统的上位机软件,实现了显示、报警、打印、数据存储与管理等功能。根据系统上下位机通信的需求,制定了通信协议并设计了基于RS-232串口的通信程序,实现了信息的交换与控制。 论文基于电路原理、自动控制原理等理论,建立了充电器控制系统的模型,并设计了以Buck电路为控制对象的系统仿真软件。通过仿真分析,调整PID控制器的参数,优化控制器的性能,并缩短了调试的周期。
上传时间: 2013-08-02
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随着现代化工业生产的不断发展,更高的调速精度、更大的调速范围和更快的响应速度成为永磁同步电机调速系统的迫切要求,数字化控制系统正代表着这一发展方向。高性能数字信号处理器(控制器)的出现、电机控制理论以及电力电子器件的发展都为数字化控制的实现创造了条件。本文采用Microchip公司专用于电机控制的dsPIC30F3011型数字信号控制器(DSC)为核心,开发了用于电梯门机控制的数字化永磁同步电机矢量控制系统,并在硬件实验平台上获得了验证。 本文首先在永磁同步电机数学模型的分析基础上,深入的研究了永磁同步电机的矢量控制的原理和常用控制策略。接着,经过比较各种矢量控制策略的优缺点,确定了i<,d>=0的控制策略和空间矢量脉宽调制(SVPWM)的电压调制方法。文中对空间矢量脉宽调制(SVPWM)的原理及实现方法进行了详细的阐述,并在此基础上提出利用查表实现SVPWM控制的算法。然后,论文详细论述了控制电路各部分及外围辅助电路的设计和调试。软件开发均在Microchip的MPLAB IDE集成开发环境下完成,软件采用C语言编写,实现了带位置传感器的速度闭环和位置闭环矢量控制,并给出了系统主程序及定时中断服务程序的流程图。永磁同步电机矢量控制的主要控制策略如转子初始位置检测、速度采样计算及PI调节、SVPWM查表实现方法等都在定时中断服务程序中完成。最后在硬件平台上,对软件进行系统调试,试验表明本矢量控制系统能够有效满足电梯门机的控制需求,从而证明了系统设计的可行性。 在论文的最后,对全文的工作做了总结,并提出了系统需要进一步完善的地方。
上传时间: 2013-06-27
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