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。
上传时间: 2013-06-12
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变频器在各行各业中的各种设备上迅速普及应用,已成为当今节电、改造传统工业、改善工艺流程、提高生产过程自动化水平、提高产品质量以及推动技术进步的主要手段之一,是国民经济和生活中普遍需要的新技术。但是现有变频器的调制算法尚存在一些缺点,如开关损耗大和共模电流大等,因此有必要研究和设计高性能调制算法的变频控制器。鉴于此,开展了以下工业变频器高性能调制算法为对象的研究内容: 在阐述了工业变频器系统的结构、调制算法、调速算法的基础上,结合数学模型,分析了共模电压产生的原理、共模电流其影响和危害,给出了共模电压和共模电流的关系。总结其他的抑制共模电压的方案基础上,提出一种新的共模电压抑制SVPWM;还阐述了死区产生的原因及其影响,以及死区补偿的原理并将上述两个调制算法利用MATLAB/SIMULINK软件对该系统给予了全面的仿真分析。 变频器硬件部分设计包括整流滤波电路、逆变器功率电路、上电保护电路、DSP控制系统及其外围电路、IGBT驱动及保护电路以及反激式开关电源,对于传感器检测滤波电路的具体电路参数设计,是在PSPICE上仿真基础上得出。并在考虑成本、EMC、效率等因素后考虑完成了所有硬件相关的原理图绘制和PCB绘制; 变频器软件部分设计包括主程序、键盘扫描程序、系统状态处理程序、PWM发送中断程序、电机启动函数、电压调整程序、AD采样中断程序以及故障保护中断程序。在实现一般SVPWM的基础上,根据之前理论和仿真得到的共模电压抑制SVPWM、以及死区补偿算法,将这两个对SVPWM进行改进的调制算法在硬件平台上实现。 在硬件电路完成设计的各个阶段,逐渐编制相应的控制程序,并进行调试,并完成整个程序的编制和调试。此外,还调试了系统所需的反激式开关电源。整个系统调试中遇到了很多问题,如键盘消除抖动问题、共模电压抑制SVPWM出现的直通现象等。最终完成了工业变频器样机,并且采用的是文章中研究的调制算法,效果良好,达到设计的目的; 提出了一种将有源功率因数校正(PFC)技术引用到串级调速中来提高定子侧功率因数的新方法。通过建立电动机折算到转子侧的等值电路,重点分析了有源PFC技术代替传统串级调速系统中的不控整流桥后,系统可以等效为转子串电阻调速。得到了等效串电阻的计算公式和变化趋势,对电动机功率因数、电磁转矩脉动也进行了分析,发现能够比传统串级调速时有所提升。鉴于电动机转子侧电势频率非常低,分析了有源PFC的具体实现的特殊考虑和参数选取方法,并基于对称平衡的Scott变压器和两个单相有源PFC电路实现了绕线电动机转子侧的三相有源低频PFC,得到超低纹波的直流输出电压。利用MATLAB建立了完整的仿真平台,所得结果验证了理论分析的正确性。
上传时间: 2013-07-09
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Sigma-Delta A/D转换器利用过采样,噪声整形和数字滤波技术,有效衰减了输出信号带内的量化噪声,提高了信噪比。与传统的Nyquist转换器相比,它降低了对模拟电路性能指标和元件精度的要求,简化了模拟电路的设计,降低了生产成本。 本论文在对Sigma-Delta A/D转换器原理研究的基础上,基于TSMC0.18um工艺,采用1.8V工作电源,128倍的过采样率,6.4MHz的采样频率,设计了一个主要应用于音频信号处理的Sigma-Delta A/D转换器,分辨率达到16位。在调制器的设计中,本文采用了多级噪声整形MASH(2-1)级联调制器结构,同时,考虑了各种非理想因素对系统性能的影响,在SDtoolbox工具的帮助下使用Simulink进行调制器系统设计。并使用Cadence Spectre对模块电路进行设计仿真,包括运放,比较器,带隙基准电压源,CMOS开关,非交叠时钟产生电路等。在数字抽取滤波器的设计中,采用了分级抽取技术,使用MATLAB软件中的SPTool和FDATool工具对各级抽取滤波器进行优化设计。并在原有的滤波器算法的基础上,采用了CIC滤波器和半带滤波器,设计出了运算量和存储量都相对少的三级抽取滤波器系统,大大降低了功耗和面积。 论文的仿真结果表明,所设计的Sigma-Delta A/D转换器信噪比达到102.3dB,满足系统需要的16位精度要求。 关键词:Sigma-Ddta; 信噪比; 多级噪声整形; 数字抽取滤波器
标签: SigmaDelta 音频 模数转换器
上传时间: 2013-06-27
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本文致力于可并联运行的斩控式单相交流斩波变换器的研究。交交变换技术作为电力电子技术一个重要的领域一直得到人们的关注,但大都将目光投向AC-DC-AC两级变换上面。AC/AC直接变换具有单级变换、功率密度高、拓扑紧凑简单、并联容易等优势,并且具有较强扩展性,故而在工业加热、调光电源、异步电机启动、调速等领域具有重要应用。斩控式AC/AC 电压变换是一种基于自关断半导体开关器件及脉宽调制控制方式的新型交流调压技术。 本文对全数字化的斩控式AC/AC 变换做了系统研究,工作内容主要有:对交流斩波电路的拓扑及其PWM方式做了详细的推导,着重对不同拓扑的死区效应进行了分析,并且推导了不同负载情况对电压控制的影响。重点推导了单相Buck型变换器和Buck-Boost 变换器的拓扑模型,并将单相系统的拓扑开关模式推导到三相的情况,然后分别对单相、三相的情况进行了Matlab仿真。建立了单相Buck 型拓扑的开关周期平均意义下的大信号模型和小信号模型,指导控制器的设计。建立了适合电路工作的基于占空比前馈的电压瞬时值环、电压平均值环控制策略。在理论分析和仿真验证的基础上,建立了一台基于TMS320F2808数字信号处理器的实验样机,完成样机调试,并完成各项性能指标的测试工作。
上传时间: 2013-04-24
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随着能源的紧张和环境污染日益严重,开发和利用太阳能已受到越来越多的重视。通过光伏并网发电系统将太阳能转换为电能,并将电能输送到电网上,是太阳能利用的主要形式。 本文对光伏并网发电系统的控制策略进行了深入的研究。首先,分析了太阳能电池发电的基本原理,得出了太阳能电池的等效模型,通过分析太阳能电池的I-V特性,可以看出太阳能电池是一非线性电源,而且输出电能受环境温度和光照强度的影响,为了使太阳能电池能够最大效率地将太阳能转化为电能,需要对其进行最大功率点跟踪。通过分析和对比各种最大功率点跟踪方法的优缺点,采用了改进扰动观察法结合BOOST升压电路来对电池板进行最大功率点跟踪的方案。其次,分析对比并网电流的各种控制方式,确定采用滞环比较方式对并网电流进行控制,为了使并网电流稳定可靠地向电网送电,采用双闭环控制策略对并网逆变器进行控制,使逆变器输出电流能与电网电压同频同相,以单位功率因数向电网输电。最后,对光伏并网发电系统的孤岛效应进行了研究,介绍了各种孤岛检测方法,分析了基于正反馈的主动移频式孤岛检测方法(AFDPF)的参数优化方案,为AFDPF检测盲区的分析提供理论依据。 本文在MATLAB/Simulink仿真环境下,利用SimPowerSystems功能模块建立了仿真模型,对太阳能电池板的数学模型,最大功率点跟踪控制策略,并网控制策略进行验证仿真。仿真结果证明了本文的方案和控制策略的正确性。
上传时间: 2013-07-14
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直接转矩控制技术在电力机车牵引、汽车工业以及家用电器等工业控制领域得到了广泛的应用。在运动控制系统中,直接转矩控制作为一种新型的交流调速技术,其控制思想新颖、控制结构简单、控制手段直接、转矩响应迅速,正在运动控制领域中发挥着巨大的作用。虽然直接转矩控制的优势是矢量控制所不能实现的,但是直接转矩控制依然存在一系列不能忽视的问题。直接转矩控制采用两点式转矩和磁链滞环控制器,使转矩和磁链被控制在给定值的一定范围以内,这种控制方法不可避免地带来电机输出转矩脉动过大和逆变器开关频率不恒定等问题。直接转矩控制采用定子磁链定向,只用便于测量的定子电阻来估计定子磁链,这样在低速运行时会带来磁链估计的误差。虽然在全速范围内估计定子磁链运用低速时采用的电流-转速模型和高速时采用的电压-电流模型的合成模型,即电压-转速模型,然而两种模型的平滑切换又是一个新的问题。直接转矩控制在基频以下调速的理论和应用已经实现,在基频以上的弱磁调速范围内的理论和应用还需要进一步的研究。 为了解决这些问题,本文针对异步电动机在两相静止坐标系下的数学模型,对传统直接转矩控制系统和两种改进的直接转矩控制系统进行了研究。在传统直接转矩控制系统中,详细讨论了定子磁链估计的三种基本模型,设计了定子磁链估计的加权模型,使电机在全速运行的范围内都能够得到准确的定子磁链。针对转矩脉动过大和逆变器开关频率不恒定的问题,本文设计了两种改进的直接转矩控制系统。在基于占空比控制的直接转矩控制系统中,通过对一个采样周期内非零电压矢量作用时间占采样周期的占空比的优化,解决了转矩脉动过大的问题;在一个采样周期内,从非零电压矢量到零电压矢量的转换只有一次,实现了开关频率的恒定。在基于滑模变结构的直接转矩控制系统中,本文设计了转矩和磁链滑模变结构控制器代替传统直接转矩控制系统中的转矩和磁链滞环控制器;运用空间矢量脉宽调制技术,实现了开关频率的恒定。本文把传统直接转矩控制系统和两种改进的直接转矩控制系统扩展到基频以上的弱磁范围内的异步电动机调速系统中,对其进行了相关研究。 为了验证上述各种控制系统的正确性和有效性,本文采用Matlab/Simulink仿真软件对其进行了仿真验证。针对传统直接转矩控制系统,对定子磁链估计的加权模型进行了仿真验证。仿真结果表明所设计的定子磁链的加权模型能够在电机运行的全速范围内准确地估计定子磁链。针对基于占空比控制的直接转矩控制系统和基于滑模变结构的直接转矩控制系统,本文分别对负载转矩有扰动和无扰动、给定转速为恒定值和不为恒定值四种情况进行了仿真验证,并分别和传统直接转矩控制系统的仿真结果进行了对比。仿真结果表明,两种改进的直接转矩控制系统均能有效的减小转矩脉动和转速的稳态误差。针对电机运行在基频以上的弱磁调速情形,本文运用三种不同的直接转矩控制方法分别进行了仿真验证。仿真结果表明,两种改进的直接转矩控制系统在弱磁调速范围内依然优于传统直接转矩控制系统,依然能够减小转矩脉动和转速的稳态误差。
上传时间: 2013-04-24
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随着锂电池技术的发展和节能环保概念的普及,大容量锂离子电池在大功率场合的应用前景也越来越广阔,比如电动汽车、电动自行车、混合动力汽车、太阳能发电系统等新能源以及航空航天领域。 但是锂离子电池组串联使用时容量不均衡的问题大大限制其广泛应用,加入均衡电路是有效的解决方法。尤其是对于大容量的锂电池组,价格昂贵,更是需要有效可靠的均衡电路与均衡策略。可以说,要实现大容量锂离子电池在大功率场合的广泛应用,电池单体的有效均衡是目前的技术瓶颈之一。因此深入研究锂离子电池组均衡电路的关键问题很有意义。 本文主要研究了以下几个方面的内容: 1.总结和比较了现在均衡电路的研究现状,包括均衡拓扑和控制策略。 2.结合均衡电路的需要,对锂电池的特性做了详细的测试和深入的研究,得出了对均衡有指导意义的结论。 3.介绍了本课题所采用的锂离子电池组均衡电路的工作原理和设计流程,并给出了具体电路和参数设计的结果。 4.基于锂离子电池的特性,提出了新颖的过均衡加滞环控制的方案。最后,给出了实验和仿真结果,验证了方案的可行性。 5.基于本文的研究工作对串联锂离子电池的均衡做了一些总结和展望。
上传时间: 2013-06-11
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图像的采集和传输是实时监控、远程控制、智能小区等诸多领域的关键技术。基于传统:PC的图像采集已成为现实。随着信息技术的迅速发展,嵌入式系统的研究开发成为了后PC时代的一个热点,它被广泛应用于工业现场、信息家电等各行各业。同时,图像的远程采集传输也朝着专业化、多样化和低成本的方向发展。利用嵌入式技术来实现图像的远程采集传输正顺应了时代发展,有较大的实用价值。 本文主要研究了基于嵌入式的远程图像采集传输系统。嵌入式终端采用$3C2410为核心的目标板为硬件平台,采用嵌入式Linux为系统平台。系统通过连接在嵌入式终端的USB摄像头完成静态图像数据采集,并进行图像压缩处理。在图像传输方面,论文设计了两种模式:一种是通过Intemet传输的、基于B/S模式的传输方式。在该模式下,远端客户机通过浏览器访问架设在终端里的嵌入式服务器而获得图像信息。另一种是基于GPRS网络实现远程无线图像传输。终端将采集到的图像数据通过GPRS网络发送到拥有固定Ip的监控服务器上来完成图像远程传输。 本文首先介绍了图像采集传输和嵌入式方面的相关内容,并介绍了本论文所采用的开发平台。为了顺利开发接着构建了开发环境,这里包括U-boot的移植、Linux系统的内核编译和移植、设备驱动模块的加载以及交叉编译环境的建立。在此基础上,利用Vide04Linux的接口函数,用C语言实现了图像原始数据的采集程序,并利用JPEG算法了实现图像压缩。在基于B/S模式的传输方式中,首先利用Boa架设了嵌入式服务器,然后用C语言完成CGI脚本,该脚本将图像嵌入网页并实时更新以实现网页的动态输出。在基于GPRS实现远程无线图像传输方式中,论文详细分析了系统通讯数据流的特征,提出了采用辨识特征字符、数据打包等策略以实现GPRS的网络连接和数据通讯,并且在此基础上用C语言编程实现。同时,在PC(Linux)上用Socket编程实现了监控服务器软件,该软件用以接收图像数据和控制嵌入式终端的系统状态。最后,论文分析比较了两种传输方式的区别和优缺点。试验证明,采用两种方式都能成功实现图像的远程采集传输,并且试验效果较好。
上传时间: 2013-05-17
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本文主要研究变速风力发电系统最大功率点的跟踪问题,以使风力机在处于额定风速以下时能够实现最大风能捕获。风力发电系统所采用的功率变流器和最大功率点的跟踪控制策略提供了基本的研究平台,以完成本课题的研究。 为了将风能输送给电网,变速风力机要有变流器将发电机发出的电压和频率都不断改变的电能转换成恒频恒压的电能,再传输给电网。本文采用了变速风力机,永磁发电机,三相AC-DC-DC-AC变流器,变压器等构建了变速风力发电系统。AC-DC-DC-AC变流器用于将永磁发电机发出的电压和频率都不断改变的电能传输给电网。鉴于DC-DC直流环节在能量传输中的重要性,本文专门研究了单重Sepic变换器和双重Sepic变换器在变速风力发电系统中所起的作用。 一个先进的变速风力发电系统的最大功率点跟踪控制策略要对所控制的风力机起到良好的控制效果,不仅与风电系统所采用的变流器的拓扑结构有关,也与自身的控制方式有关。本文在对常用的几种最大功率点的跟踪控制策略分析研究的基础上提出了以风力机的输出功率和系统储能的变化率以及风力机转速等相关数据来确定风力机的实际工作点的最大功率点跟踪控制策略,该策略的实施不依赖于风力机自身的特性,不需要测量风速等。 由于对变速风力机的建模和仿真是理解和验证风力发电系统特性和最大功率点跟踪控制策略的可行性的重要手段。因此本文在Matlab软件的Simulink环境下对所研究的变速风力发电系统作了建模和仿真。仿真结果充分证明了本文所提出的变速风力发电系统最大功率点跟踪控制策略的正确性和可行性。
上传时间: 2013-04-24
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温室是设施农业的重要组成部分,国内外温室种植业的实践经验表明,提高温室的自动控制和管理水平可充分发挥温室农业的高效性。随着传感技术,计算机技术及通讯技术的迅猛发展,现代化温室信息自动采集及智能控制系统的开发已越来越引起人们的重视,并成为一个具有重要意义的研究方向。因此设计了基于PIC单片机的温室自动控制系统,使其对温室环境进行控制,为植物创造适宜的生长条件,从而使农作物获得高产,提高农业生产的经济效益。 文中论述了国内外温室环境控制技术的发展及现状,分析了温室的内部机理,给出了所采用的温室小气候温湿度模型;通过对温室环境历史数据的分析,得出了温室温度控制系统的近似数学模型。 系统采用模糊控制算法实现对温湿度的控制。详细研究了模糊控制的机理,建立了针对几种执行机构的模糊控制规则表;在模糊推理中采用了T-S模型的推理方法,此方法确定的控制规则工程意义明确,易于调整。并以温度控制系统为对象,使用MATLAB对模糊算法进行仿真;仿真结果表明,这种算法具有超调量小、稳定性强、适应性好等特点,能够达到预期的控制效果,是一种较为理想的智能控制方案。 温室自动控制系统的硬件部分由上位机和下位机及其外围电路组成。上位机采用PC机,通过与下位机间的通信实现对温室的统一管理;下位机及其外围电路实现温室环境参数的检测、显示和实时控制,微处理器采用的是PIC16F877A单片机。这种以单片机为核心的控制器还可以在不依赖上位机的情况下独立实现参数的测控。 在软件设计方面,将模糊控制算法引入其中,给出了主程序、模糊算法程序、通信程序等程序流程图。使用MSComm控件实现上下位机间通信;并采用VB6.0对上位机界面进行了设计,使程序简单、清晰、为用户提供了直观友好的管理平台。整个系统软硬件搭配合理,设计、开发、维护方便,具有较高的性价比。
上传时间: 2013-07-21
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