选相控制开关又称同步开关或相控开关,其实质就是控制开关在电压或电流的期望相位完成合闸或分闸,以主动消除开关过程所产生的涌流和过电压等电磁暂态效应,提高开关的开断能力。本论文以电力系统的无功补偿为背景,分析了随机投切电容器组的暂态过程所带来的各种危害,从而提出选相投切技术;本文以真空开关选相投切电容器组为研究对象,着重介绍了电容器组选相投切技术的相关理论,给出了电容器组选相投切的控制策略,为同步开关选相控制器的设计提供了理论依据。 双稳态永磁机构结构简单、动作稳定可靠,其出力特性能与真空开关良好匹配,在中压领域得到越来越广泛的应用。相控真空开关采用三相独立操动的双稳态永磁机构,其操作电源为由大功率电力电子器件控制的储能大容量电容器,通过多次的测试结果表明双稳态永磁机能很好地满足相控开关的要求,是相控开关的理想选择。 IPM(智能功率模块)作为一种新型的大功率开关器件,以其设计简单(内置驱动和保护电路),低功耗,开关速度快等特点成为越来越多设计者的首选,得到了越来越广泛的应用。本文讨论了IPM在选相投切电容器组中的相关逻辑控制策略,光耦隔离驱动,IPM过流、过热相关保护等内容,设计了以DSP(TMS320LF2407A)为核心的永磁机构同步控制系统,实时采集电网信号,经过FIR数字滤波提取零点,通过IPM控制大容量电容器放电来驱动永磁机构,实现断路器在期望相位上分断或关合以减小暂态冲击,并保证储能电容器的一次储能完成一次完整的O-C-O操作。 通过相关试验测试,表明本系统已经初步达到了设计所要达到的预期效果,为以后的研究以及同步控制控制系统的完善和优化提供了有益的经验和参考。
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随着生活水平的提高,人们越来越关注自己的身体健康,血压是反映人体生理状况的最重要指标之一,正常的血压是保证身体健康的重要条件。 另外血压也是重症病人监护的重要指标,准确、及时地监测血压,对于了解病情、诊断疾病和保障危重病人安全都极为重要。因此,研制高性能的血压监控系统具有重要的现实意义。 针对以上所述,本文提出了一种采用远程血压监控系统的解决方案,它融合计算机技术、测控技术和网络通讯技术为一体,使电子血压系统实现网络化。本系统将采集到的血压信息经处理后显示到液晶屏上,同时将此信息以TCP/IP的方式发送到网络上,这就是本设计的目的所在。 本论文在开始介绍了人体生理信号的特点及其测量条件之后,详细研究分析了血压测量原理以及舒张压和收缩压的判别。论文的重点放在系统硬件和软件两个方面的设计。在硬件方面,以ARM Cortex-M3内核的处理器LM3S8962作为控制器(内部集成有A/D转换器和以太网控制器等),使得硬件系统的设计简单化。整个硬件系统电路由六部分构成:处理器LM3S8962最小系统电路;电源模块:JTAG接口电路:血压检测模块;液晶显示模块;网络接口。其中,血压检测模块是整个系统设计的关键部分和难点部分,它主要是将袖压的直流部分和交流部分分离出来送到A/D转换器。软件方面,这个部分是第四章的系统软件的设计,首先把实时操作系统μC/OS-Ⅱ移植到处理器LM3S8962上,然后讲解了应用程序的设计(由三个部分组成),分别是A/D转换处理程序设计、液晶显示程序设计和网络通讯程序设计。论文的最后对系统的软硬件调试做了简单的介绍以及全文的总结。 关键词:TCP/IP 示波法 舒张压 收缩压 μc/OS-Ⅱ
上传时间: 2013-06-17
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随着科学技术的发展,汽车结构不断完善,人们对汽车的性能更加关注。汽车本身是一个复杂的系统,在使用过程中,随着行驶里程的增加和使用时间的延续,汽车技术状况可能不断恶化,需要定期进行检测。汽车底盘测功机是一种不解体检验汽车性能的检测设备,采用现代电测和计算机技术,模拟汽车在各种路面行驶阻力,使汽车的道路试验项目移至室内进行,减少室外环境变化对测试的影响,能够很好的改善试验人员的试验环境和提高测试精度。 本文首先介绍了汽车底盘测功机的发展历史和研究现状,阐明了研究汽车底盘测功机测控系统的目的和意义,给出了汽车底盘测功机的结构和工作原理,在详细分析汽车道路上和底盘测功机上运行受力情况的基础上,建立了测功机电模拟模型。采用电模拟阻力加载装置,不仅省去了繁琐的惯性飞轮装置,简化了底盘测功机的结构,而且实现了惯性阻力的无级模拟。在系统硬件上,设计了转速转矩信号的采集电路和前端信号处理电路,提高了采集数据的准确性,保证系统的精度,并给出了励磁控制电路的设计与实现。在通讯上,设计CAN和USB互相转化的接口电路,不仅实现上下位机之间的通讯,而且还突破了传统底盘测功机上下位机通讯速率慢的瓶颈。在控制策略上,采用积分分离PID算法,实现转速、励磁电流和转矩、励磁电流的两个双闭环控制器,满足了汽车底盘测功机不同运行状况的需求。在软件上,采用模块化编程的思想,从而增强了程序的可移植性和灵活性。最后,构建了实验平台,对系统进行了实验研究,实验结果表明:系统能满足汽车性能测试的要求。
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统一潮流控制器(UPFC)作为一种典型的FACTS装置,综合了FACTS元件的多种灵活控制手段,能同时或选择地控制线路的基本参数(电压、阻抗、相角),也可交替地控制线路上的有功和无功潮流,还可独立地提供可控的并联无功补偿。因此UPFC被认为是最有创造性,功能最强大的FACTS元件。 首先,本文详细分析了统一潮流控制器的基本结构和工作原理。采用开关函数法建立了电压源型变流器的数学模型,并推导了统一潮流控制器在abc三相坐标系和dq旋转坐标系下的数学模型,该模型考虑到直流环节电容储能的动态变化过程,从而使其更适合于系统的动态特性分析。本文讨论的UPFC控制采用基于两相旋转坐标系下的非线性解耦控制方案,在UPFC的精确模型下具有可快速跟踪给定值的优点,且在dq坐标系下可以实现有功和无功功率的独立控制;在电容电压PI调节中加入电流反馈,使其更接近真实值。 其次,本论文在分析UPFC数学模型的基础上建立了UPFC在MATLAB平台上的仿真模型;然后利用MATLAB建立了三相环形电力系统,将UPFC模型应用到该系统中,着重研究了UPFC对电网电能质量的影响。首先研究了UPFC对故障系统中电网功率的影响以及UPFC对提高故障系统功率稳定性的作用;同时,对UPFC能够抑制无故障系统中系统接入电网时的功率冲击进行了研究。最后,通过仿真波形研究了UPFC对电网故障中电压跌落的补偿作用以及UPFC对正常系统电压的影响,结果发现,UPFC可以保持故障中的系统电压为正弦波。
上传时间: 2013-04-24
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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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本文在此背景下,针对非线性PID控制、自抗扰控制以及Smith预估器和前馈控制展开研究。为了提高控制器的稳定性和鲁棒性,设计了ADRC-Smith预估控制器和前馈ADRC控制器,将其应用于大时滞温度控制系统,并在此基础上设计了吹塑机控制系统解决方案,通过大量的理论研究、仿真和实验,实现了良好的控制效果。论文的主要工作有: 1.研究了自抗扰技术和温度控制的现状以及温度控制的特点。 2.研究了ADRC的发展史,深入了解ADRC的原理与优点。ADRC在控制非线性对象时比PID具有更好的控制性能,但是参数调节理论不完善,阻碍了其广泛应用。 3.通过MATLAB仿真,得到ADRC参数之间的内在规律,通过将ADRC的参数统一到一个时间因子上,达到简化调节参数个数的目的,从而降低调试难度,同时,在无时滞温控实验平台上进行实验,验证了参数调节规律的可行性。 4.自抗扰控制器在大时滞温控上的应用,以前文献一般将时滞环节等效成一阶惯性环节,这样就要求增加ADRC的阶次,增加了调节参数个数,在参数调节理论不完善的情况下无疑是增加了调试难度。本文将ADRC分别与Smith预估器和前馈控制器相结合,设计了ADRC-Smith预估控制器和前馈ADRC控制器来解决具有大时滞控制问题。这两类新控制器的优点是不增加ADRC的阶次,是解决不确定大时滞被控对象的新途径,也是ADRC控制器实际应用上的一次创新。 5.在可编程计算机控制器(PCC)搭建的大时滞温控实验平台上进行实验,将前馈ADRC控制器和贝加莱专用温度控制器PIDXH的控制效果进行比较,实验结果表明前馈ADRC控制器在稳定性、鲁棒性等方面都优于PIDXH控制器。 6.研究了吹塑机控制系统解决方案,并在吹塑机上实验前馈ADRc控制器,得到了良好的控制效果,进一步验证了算法的可行性。
上传时间: 2013-04-24
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工业生产过程往往具有非线性、不确定性,难以建立精确的数学模型。应用常规的PID控制器难以达到理想的控制效果。作为的重要分支,人工神经网络具有良好的非线性映射能力和高度的并行信息处理能力,已成为非线性系统建模、辨识和控制中常用的理论和方法。其中,神经元具有很强的信息综合、学习记忆、自学习和自适应能力,可以处理那些难以用模型和规则描述的过程,将神经元与PID结合,应用到实际的控制中,可以在线调整PID的参数,使系统具有较强的抗干扰能力、自适应能力和较好的鲁棒性。 目前,人工神经网络的研究主要是神经网络的理论研究、神经网络的应用研究和神经网络的实现技术研究,这三方面是相互依赖和相互促进的关系。本文主要侧重的是神经网络的实现技术研究方面,创新性地利用FPGA嵌入式系统开发技术实现单神经元PID智能控制器的研究与设计,并将其封装成为一个专用的IP核供其他的控制系统使用。 首先,对单神经元PID智能控制器的设计原理和设计算法进行了深入的研究与分析;其次,利用MATLAB设计单神经元PID智能控制器,针对特定的被控对象,对其进行仿真实验,获得比较理想的系统输出;然后,研究基于FPGA的单神经元智能控制算法的实现,对控制器进行VHDL语言分层设计,使用Altera公司的软件QuartusⅡ6.1进行仿真实验。两个仿真实验结果表明,基于FPGA的单神经元智能控制器比MATLAB设计的单神经元PID智能控制器性能优良。 本文的设计模块主要包括权值修改模块、误差计算模块、权值产生模块和输出模块。在各个模块的设计中进行了优化处理,使本文的设计不仅利用的硬件资源少,而且也有很快的运行速度,同时也改善了传统控制器的控制性能。
上传时间: 2013-04-24
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随着以计算机技术为核心的信息技术的迅速发展以及信息的爆炸式增长,人类获得的视觉信息很大一部分是从各种各样的电子显示器件上获得的。这对显示器件的要求也越来越高。在这些因素的驱动下,显示技术也取得了飞速的发展。使用FPGA/CPLD设计的液晶控制器具有很高的灵活性,可以根据不同的液晶类型、尺寸、使用场合,特别是不同的工业产品,做一些特殊的设计,以最小的代价满足系统的要求。而且可以解决通用的液晶显示控制器本身固有的一些缺点。 本文设计了一个采用FPGA设计的液晶显示控制器,主要解决以下内容:采用Cyclone芯片设计的液晶控制器;采用硬件描述语言进行的液晶显示控制器设计,重点介绍了如何通过特殊设计控制器与CPU协调的工作,驱动系统所需时序信号的产生,STN液晶彩色屏灰度显示的时间抖动算法和帧率控制原理及实现,显示数据的缓冲、转化方法,使用FPGA设计的用于本系统的特殊SDRAM控制器,以及液晶控制器通过该SDRAM控制器进行显示缓冲器的管理,还有很重要的一点是各个模块之间的同步处理。这款液晶控制器在实际中的使用效果证明了本课题介绍的液晶控制器方案是一个非常可行的,具有广泛的通用性。 关键词:液晶控制器、SDRAM控制器、时序信号发生器、灰度显示、时间抖动算法
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温度是生活中最基本的环境参数。温度的监测与控制,对于生物生存生长,工业生产发展都有着非同一般的意义。温度传感器的应用涉及机械制造、工业过程控制、汽车电子产品、消费电子产品和专用设备等各个领域。传统的常用温度传感器有热电偶、电阻温度计RTD和NTC热敏电阻等。但信号调理,模数转换及恒温器等功能全都会增加成本。现代集成温度传感器通常包含这些功能,并以其低廉的价格迅速地占据了市场。Dallas Semiconductor公司推出的数字式温度传感器DS1820采用数字化一线总线技术具有许多优异特性。其一,它将控制线、地址线、数据线合为一根导线,允许在同一根导线上挂接多个控制对象,形成多点一线总线测控系统。布线施工方便,成本低廉。其二,线路上传送的是数字信号,所受干扰和损耗小,性能好。本课题旨在分析和设计基于数字化一线总线技术的温度测控系统。本系统采用FPGA实现一个温度采集控制器,用于传感器和上位机的连接,并采用Microsoft公司的Visual C++作为开发平台,运用MSComm控件进行串口通信,进行命令的发送和接收。
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随着科学技术的进步,电脑互联网的普及,传统粮仓人工监控的方式正在被更加方便和高精确度的检测控制系统所替代。在单机局部检测控制的基础上,利用互联网技术将整个粮仓测控系统集成在一起,通过网页访问方式,粮仓管理人员能够更快更好地了解粮仓具体环境指标,各项温湿度,气体含量并通过控制电机等方式对环境各参数进行控制。 本文提出并设计了一套以ARM嵌入式开发板为核心的现代粮情测控系统。嵌入式粮情测控系统在传感器采集到信号,进行处理后,将数据显示在网页和嵌入式开发板液晶屏上,通过TCP/IP协议,使用IE浏览器就可以在线查看实时数据,并且可以保存和打印数据,另外还可以通过网页控制电机等设备工作。该系统硬件平台使用ARM9微处理器S3C2410,以核心板和底板的方式组成,可以采集多路模拟和数字信号;支持标准RS232接口和USB通信接口;采用液晶显示屏和触摸屏的人机交互接口,为操作人员提供了良好的监控界面;软件系统使用嵌入式Linux操作系统,通过交叉编译模式,使用C语言编写移植传感器驱动和电机控制程序,使用Boa嵌入式WEB服务器和SQLite数据库搭建远程监控系统,使用MiniGUI图形软件系统编写了终端界面程序,完成了人机交互界面的设计。 本文第一章综合介绍了课题研究背景及嵌入式粮情测控系统的设计方案。第二章概述了嵌入式粮情测控系统的设计,包括嵌入式系统的特点及其软硬件组成部分,以及系统设计中选用的各种传感器及电机驱动器等。第三章详细阐述了嵌入式粮情测控系统的实现,包括嵌入式系统软件开发流程,传感器和电机的驱动及控制程序,以及嵌入式WEB远程监控系统的设计实现。第四章介绍了MiniGUI软件界面的设计以及应用程序的设计。 论文最后对本课题的完成情况做了总结和评价,并且为本课题的发展提出了建议。
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