【正文】 7日~6月5日 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯、教師閱卷(畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)) 6月6日~6月12日 畢業(yè)答辯 6月12日~6月17日4參考文獻(xiàn)1)基于CAN總線的電動(dòng)叉車(chē)牽引控制器設(shè)計(jì) 孫建華 控制理論與控制工程， 2002， 碩士 2) 陳伯時(shí). 電力拖動(dòng)制動(dòng)控制系統(tǒng) [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社20063) 直流電機(jī)閉環(huán)控制技術(shù)研究 朱立圣 碩士學(xué)位論文 南京理工大學(xué) 4) 王兆安等．電力電子技術(shù)[M]．北京：北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010．5) 張麗華，電動(dòng)叉車(chē)用直流斬波調(diào)速器，起重運(yùn)輸機(jī)械，1999，(3)：23256) 劉海燕，基于Matlab的直流電動(dòng)機(jī)斬波調(diào)速系統(tǒng)，煤礦機(jī)械7) 劉細(xì)平等 基于SG3525控制的雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)[J]．電工技術(shù)，2003(10)：2830．8) 劉漢忠，邵群濤,單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)閉環(huán)調(diào)速控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),南京工程學(xué)院，江蘇南京2100139) 王春會(huì). 新一代開(kāi)關(guān)電源芯片SG3525 工作原理剖析 [J]．遼寧師專學(xué)報(bào)，2009(4)：2325．10)：11)陳伯時(shí). 電力拖動(dòng)制動(dòng)控制系統(tǒng) [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社2006．12)Simulation and construction of a speed control for a DC series motor 13) Boumedi232。ne ALLAOUA Setting Up PID DC Motor Speed Control Alteration Parameters Using Particle Swarm Optimization Strategy Bechar University, Departement of Electrical Engineering, BP 417 BECHAR (08000)14) Bord .,Novotny Control of VSIPWM Trans .IA,1985,21(2)15) Patel .,Hoft Techniques of Harmonic Elimination and Voltage Control in Thyristor Inventers:Part 1Harmonic ,1997,9(3)附錄附錄4外文文獻(xiàn)翻譯直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的建模與仿真摘要 直流串勵(lì)電機(jī)是需要高轉(zhuǎn)矩/速度之比為機(jī)電應(yīng)用的首選。本文描述了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一種開(kāi)環(huán)直流電機(jī)的速度控制,這是基于一個(gè)微控制器和IGBTs。不斷嘗試的設(shè)計(jì)既昂貴又費(fèi)時(shí)。這樣的問(wèn)題就解決了這里利用模擬工具,可以預(yù)測(cè)動(dòng)態(tài)行為系統(tǒng)的機(jī)械和電子組件組成的。沿著紙的模擬顯示提供令人滿意的協(xié)議與實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果。簡(jiǎn)介 直流串勵(lì)電機(jī)牽引通常應(yīng)用需要高扭矩/速度之比的情況。這些都是電動(dòng)輪椅,高爾夫球車(chē)、升降機(jī)、起重機(jī)、致動(dòng)器的武器等。[8]。在一個(gè)典型的應(yīng)用包括人類操作員駕駛一臺(tái)直流電機(jī)通過(guò)一個(gè)油門(mén)踏板或一根桿。電子系統(tǒng)規(guī)范電力輸入一部電機(jī)按照踏板或杠桿的立場(chǎng),習(xí)慣上被稱為速度控制。這樣的一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用在開(kāi)環(huán)或是閉環(huán)情況下[8]。而閉環(huán)系統(tǒng)應(yīng)用要求精度高,有很多情況下的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)就夠了。本文是關(guān)于后者。 一個(gè)典型的直流電機(jī)的速度控制往往具有其內(nèi)在的訊號(hào)產(chǎn)生和處理模擬電路和功率驅(qū)動(dòng)階段MOSFET模塊由幾個(gè)平行[1]。這個(gè)典型的控制,可改善其模擬功能取代或優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)與數(shù)碼照片,除此之外,每個(gè)平行布置,替代mosfet與一個(gè)單一的IGBT模塊[9]。改進(jìn)后的控制也因此結(jié)果更可靠、低成本和更簡(jiǎn)單的生產(chǎn)。一種開(kāi)環(huán)的數(shù)字速度控制的基礎(chǔ)上,最后提出了一種IGBTs和這里發(fā)展起來(lái)的。本文的主要目的,不過(guò)是呈現(xiàn)方法論受雇于這些作者為開(kāi)發(fā)出的原型提出工作速度控制。 設(shè)計(jì)原型通常是實(shí)現(xiàn)機(jī)電由一個(gè)嘗試和錯(cuò)誤的過(guò)程,其中,大部分是非常昂貴又費(fèi)時(shí)。它提出了在此可以減輕弊端,通過(guò)合理結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬本質(zhì)上和實(shí)驗(yàn)室測(cè)驗(yàn)。結(jié)合模擬的電動(dòng)馬達(dá)和它的速度控制做成很簡(jiǎn)單的模型運(yùn)用為電機(jī)和/或?yàn)殡娮涌刂颇K[第12]。 這里的工作報(bào)告,詳細(xì)電機(jī)模型開(kāi)發(fā)的。然后,該模型為達(dá)到調(diào)整好很近的模擬和匹配的實(shí)際性能試驗(yàn)臺(tái)被作為測(cè)驗(yàn)電機(jī)。后來(lái),模型的構(gòu)建提出了速度控制模型的使用廠家提供其組成的電子裝置。最后,合模擬了電機(jī)和電機(jī)速度控制運(yùn)用于精煉和調(diào)試該控制器設(shè)計(jì),甚至在它的建模之前。 如今,各種可以仿真的軟件包,例如,模擬機(jī)電從MathWorks MATLABSIMULINK[11],INTUSOFT香料, Mentor Graphics Mechatronics Library,打個(gè)比方,PSPICE軍刀從[7]從OrCad等。當(dāng)一些這些包裹提供通用模型的各種電力電子設(shè)備和/或機(jī)電組件的使用,其他制造商提供方便specic裝置模型以及用戶的發(fā)展模型。通用仿真模型通常允許快速發(fā)展。另一方面,然而,這些模型通常不能讓使用者所要達(dá)到的一個(gè)與實(shí)際之間的模擬和實(shí)際性能。關(guān)于PSPICE的使用,制造商都提供了模型和用戶模型物的開(kāi)發(fā)。后者是通過(guò)延長(zhǎng)稱為模擬行為建模(ABM)[7]。由于這個(gè)原因,其成本相對(duì)較低,PSPICE被用于工作報(bào)告了這里。在以前的工作,由其他作者的反彈道導(dǎo)彈已應(yīng)用于施工做了詳細(xì)的IGBT模型[3]。本文采用,而《反彈道導(dǎo)彈》建設(shè)的直流系列電動(dòng)機(jī)模型,詳細(xì)的IGBTs和其他電子設(shè)備為手段的廠家提供的模型。2。對(duì)直流電機(jī)的速度控制的主要功能 油門(mén)踏板為電動(dòng)馬達(dá),通常是耦合機(jī)械變阻器,翻譯其位置輸入電壓信號(hào)反饋到速度控制。第一個(gè)函數(shù)為這個(gè)控件是因此制約的踏板信號(hào)用于去除噪聲和平滑變阻器速度突然變快或是突然變慢。 使用這種速度的控制,那么其第二功能條件信號(hào)中包含的后代,也會(huì)被切換波形輸出功率的電子裝置。脈沖寬度調(diào)制(PWM)已經(jīng)成為一種普遍采用的這些波形生成方法[1]。第三個(gè)功能是向客戶提供的轉(zhuǎn)速控制所需的功率直流電機(jī)。這是進(jìn)行控制的功率輸出階段通常由電力半導(dǎo)體元件:二極管整流器、IGBT,MOSFET等,[6]。第四個(gè)也是最后一個(gè)功能被認(rèn)為是在這里就是提供保護(hù)機(jī)制為控制的本身,因?yàn)殡姍C(jī)和權(quán)限的用戶。主要保護(hù)的一個(gè)列表功能如下:。,防止踏板的信號(hào)的損失。,防止高溫。3。所提出的設(shè)計(jì)為一個(gè)直流電機(jī)的速度控制 當(dāng)前數(shù)字技術(shù)優(yōu)勢(shì)提供幾個(gè)明顯的功能模擬的產(chǎn)生PWM開(kāi)關(guān)信號(hào)和處理的方法保護(hù)信號(hào)的直流電機(jī)的速度控制。一個(gè)單處理器取代模擬模塊和與之相關(guān)的幾種離散組件[1]?？刂频奈锢沓叽绾椭圃斐杀緦⒁虼硕唤档?同時(shí)也可以提高其可靠性。圖1顯示一個(gè)框圖為提出的速度控制。微控制器使用這里是MC68HC811內(nèi)含八8位A / D轉(zhuǎn)換器。 制約的踏板電路信號(hào)進(jìn)行如圖2號(hào)。第一次的變阻器電壓輸入OpAmp 1(TL084)。如果變阻器連接丟失分流電阻Rpp確保Vcond到零。這因此實(shí)現(xiàn)的功能損失的保護(hù)踏板的信號(hào)。然后OpAmp輸出的1進(jìn)入D1允許兩種不同的時(shí)間常數(shù),一為加速和其他為減速。價(jià)值觀與圖中后者是47 ms,前者是至少738ms根據(jù)R。最后,通過(guò)RC電路輸出注入到OpAmp微控制器的第2的A / D轉(zhuǎn)換器。 來(lái)產(chǎn)生PWM開(kāi)關(guān)信號(hào),Vcond從圖2電路輸入微控制器的第一個(gè)A / D轉(zhuǎn)換器輸入。因此Vcond表面256的水平,他們每個(gè)人都作為一個(gè)地址為微控制器的E2的舞會(huì)。相應(yīng)的記憶細(xì)胞包含預(yù)定脈沖持續(xù)時(shí)間等。這樣的脈沖寬度的各不相同,根據(jù)Vcond 256個(gè)步驟。采用離散線性變化在這里為原型的實(shí)施。然而,如果方便的話這種線性特征能容易地改變。 首先在他們注入電源PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)蓋茨門(mén)是經(jīng)過(guò)一個(gè)驅(qū)動(dòng)級(jí)中包含一個(gè)光電隔震和日”的活動(dòng)。這是顯示在圖3。至于電力電子階段,一個(gè)完整的DC直流轉(zhuǎn)換器與四IGBTs Hbridge并聯(lián)二極管及其對(duì)應(yīng)的強(qiáng)烈建議[6]。這里的工作報(bào)告,然而,只有一個(gè)分支,這座橋是實(shí)施的形式顯示在圖4。這個(gè)部門(mén)被要求去做作為下臺(tái)轉(zhuǎn)換器[6]。 除了保護(hù)損失的踏板,另一種是執(zhí)行上述保護(hù)功能以及使用電壓電流傳感器和溫度傳感器的需要。模擬信號(hào)通過(guò)傳遞由這些裝置送入微控制器通過(guò)額外的A / D轉(zhuǎn)換器輸入和他們的監(jiān)控是由微控制器的程序。1） 利用直流系列電動(dòng)機(jī)模型模擬行為模塊摘要機(jī)電方程,描述行為的直流系列電動(dòng)機(jī)給出如下。電平衡方程在[8]:Vs是與兩個(gè)繞組并聯(lián)電壓、Ea是電動(dòng)勢(shì)(emf),Rt總串聯(lián)電阻,是當(dāng)前通過(guò)繞組和串勵(lì)的電感。 Is 試穿過(guò)線圈的電流 Lt是整個(gè)串勵(lì)的電感，Ea的關(guān)系與磁通φ和角速度x是[8]Ka是一種交流電機(jī)常數(shù)。研制的電磁轉(zhuǎn)矩和直流電機(jī)上取決于Is/φ以下列方式:轉(zhuǎn)矩平衡方程式是[8]:TL型是負(fù)載轉(zhuǎn)矩、B是粘滯摩擦常數(shù)和J是馬達(dá)轉(zhuǎn)子和軸慣性。繞組的磁符合多種齒輪油標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)電流有關(guān)的磁化曲線,如下[5]:函數(shù)f)是在一般包括飽和度和磁滯效應(yīng)。 模擬行為建模的直流系列電動(dòng)機(jī) Eqs(1)(5)提供了一個(gè)數(shù)學(xué)模型,為直流系列電動(dòng)機(jī)適用于本文的目的[2,5]。ABM這一模式被顯示在圖5。 圖模塊1是一個(gè)串聯(lián)支路對(duì)應(yīng)Eq的元素。(1)。值得注意的是動(dòng)勢(shì)項(xiàng)“Ea”是注入到這個(gè)分支從模塊2由一個(gè)電壓控制電壓源的單位增益。這個(gè)機(jī)構(gòu)還包括在控制電壓源是當(dāng)前一個(gè)單位增益作為那些電流傳感器。所要求的感覺(jué)到電流模塊3和5在計(jì)算兩個(gè),磁通φ及電磁轉(zhuǎn)矩瞬變電磁法Tem。 實(shí)際上是一種磁性標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的中間變量,Ea。在結(jié)合(5)和(2) 磁化特性的電動(dòng)馬達(dá)的通常是按照一組測(cè)量點(diǎn)的Ea vs。一個(gè)合為一體,取得了180:6 x0 rad / s值的角速度。這個(gè)值通常相當(dāng)于電機(jī)銘牌的名義或速度。讓Ea0 x0表示這特征。根據(jù)(6),為不同價(jià)值x[2]: 。應(yīng)當(dāng)指出,為實(shí)施報(bào)告了這里的遲滯被忽視了。2其實(shí)實(shí)現(xiàn)模塊式(7)其輸出是電動(dòng)勢(shì)反饋到模塊1。 除了Ea0輸入模塊,另2是角速度計(jì)算模塊4對(duì)應(yīng)于Eq。(4)。在忽略Bx、粘滯摩擦的術(shù)語(yǔ),這類方程產(chǎn)量 很明顯即從圖4那模塊4實(shí)現(xiàn)這個(gè)最后的方程。在結(jié)合Eqs。(2)、(3)到(7)下列表達(dá)式的電磁轉(zhuǎn)矩 模型3的實(shí)現(xiàn)是最后一個(gè)方程 這四種電機(jī)模型被用來(lái)繁殖操作的一種可行的1點(diǎn)直流系列電動(dòng)機(jī)。首先,Lt,Rt和J參數(shù)測(cè)量的電機(jī)。然后,磁化特性得到了Ea0 vs .是收集了80分,并在圖6中畫(huà)出來(lái)了。接下來(lái),所有這些數(shù)據(jù)被運(yùn)用于圖5模型。最后,各種各樣的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了兩個(gè),同時(shí)可以解決電機(jī)和電機(jī)ABM模型。這些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了以允許renement測(cè)量參數(shù)。ABM電機(jī)模型,此外,實(shí)際上提供了缺少某些特殊的工具,例如:一個(gè)測(cè)功機(jī)。值的變量和參數(shù)用于模擬如下:Rt 55 mX、J 0:06,對(duì)kgm2 12v(摩擦系數(shù),A和A0),Cp一萬(wàn)個(gè)低頻和寄生電感Lc被忽視了。電感簡(jiǎn)直是一個(gè)值隨頻率[10]。從上的階躍響應(yīng)以下兩種數(shù)值估計(jì)的實(shí)驗(yàn):lH在2100年赫茲和75 Lt 150 lH在2500赫茲。在中間的頻率計(jì)算公式是線性插值。這些幅值都列在表1。. 提出了一種 SPICE模型速度控制 圖1系統(tǒng)化 SPICE模型,提出了直流系列電動(dòng)機(jī)速度控制。它由四個(gè)基本積木:踏板信號(hào)護(hù)發(fā)素,單片機(jī),門(mén)司機(jī)和輸出功率的階段。除了微控制器,所有這些模塊是代表了非常詳細(xì)的使用廠家提供的半導(dǎo)體器件SPICE模型被使用。 表示一個(gè)詳細(xì)的微控制器就沒(méi)有必要,那是不現(xiàn)實(shí)的,除此之外,為桌上型電腦被應(yīng)用于這項(xiàng)工作。這是為代表的選擇而不是只有通過(guò)PWM功能的一個(gè)矩形波發(fā)生器以其脈沖寬度被各不相同,根據(jù)256個(gè)步驟的輸出信號(hào)調(diào)節(jié)器的油門(mén)踏板。之前被注射進(jìn)電動(dòng)機(jī)PWM信號(hào)模型,這些經(jīng)過(guò)大門(mén)的驅(qū)動(dòng)和輸出功率模型。在這里,應(yīng)該提及的,除了保護(hù),防止損失的踏板信號(hào)保護(hù)功能的微控制器及其相關(guān)電路沒(méi)有被包括在這個(gè)模擬器里邊。 詳細(xì)的圖踏板信號(hào)護(hù)發(fā)素是規(guī)定圖2,而圖門(mén)驅(qū)動(dòng)和功率輸出階段是提供在圖3和4。用SPICE的優(yōu)點(diǎn)為建模的訪問(wèn)這些塊是一個(gè)龐大的圖書(shū)館的商用設(shè)備模型[4]。只有模型是不能在這個(gè)IGBT模塊庫(kù),但是它可以輕易地從制造商的網(wǎng)絡(luò)信息的網(wǎng)站下載。它的物理實(shí)現(xiàn)之前,速度控制香料模型進(jìn)行了測(cè)試ABM。這它的執(zhí)行允許調(diào)試和調(diào)整的初步設(shè)計(jì)均勻之前。結(jié)論 圖7a顯示。另外的穩(wěn)態(tài)電流為公司制速度控制入直流系列電動(dòng)機(jī)作為一種仿真得到考慮從70%的責(zé)任周期和頻率的2250赫茲。圖顯示本。7b相同電流測(cè)量得出的實(shí)驗(yàn)。需要注意的是,在這兩個(gè)gures協(xié)議也是令人滿意的。圖8a顯示情節(jié)的穩(wěn)態(tài)電流注入通過(guò)模擬一個(gè)直流電機(jī)獲得50%的責(zé)任周期和頻率2,100赫茲。圖8b提供情節(jié)的相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量。這兩個(gè)數(shù)字之間的協(xié)議也是令人滿意的。 瞬態(tài)電流注入到電機(jī)啟動(dòng)現(xiàn)在得到了模擬考慮90%責(zé)任周期和頻率的2500赫茲。該電流進(jìn)行了圖示,如圖9a和相應(yīng)的測(cè)量。這兩個(gè)gures中不約而同的山峰上顯示的瞬態(tài)電流可以高達(dá)兩倍的電機(jī)的名義電流。圖10a提供了瞬態(tài)電流在啟動(dòng)時(shí),它是模擬假設(shè)一個(gè)50%責(zé)任周期和頻率2,100赫茲。這gure 10b要比與相適應(yīng)的瞬態(tài)電流獲得了實(shí)驗(yàn)為同一占空比和頻率。 電流瞬變函數(shù)圖。9a和b能導(dǎo)致遭受?chē)?yán)重干擾的速度控制功率輸出階段。確定了合適的模擬中幫助的起始條件和適當(dāng)?shù)碾娏﹄娮釉O(shè)備。模擬的另一個(gè)好處是各種各樣的可能性內(nèi)部變量的觀測(cè)系統(tǒng)。圖11比如顯示模擬電動(dòng)部隊(duì)為各種各樣的頻率和占空比,而圖12顯示所得到的角速率進(jìn)行。,模擬電磁轉(zhuǎn)矩,獲得了2Nm負(fù)荷和在,分別90%和50%的占空比?？偨Y(jié)一個(gè)方法來(lái)開(kāi)發(fā)復(fù)雜的electronicelectromechanical原型已經(jīng)作了綜述。 它由電腦模擬基本上是在結(jié)合與實(shí)驗(yàn)室檢查。這種方法得到了進(jìn)一步的應(yīng)用發(fā)展中的一個(gè)轉(zhuǎn)速控制,為一個(gè)1點(diǎn)直流系列電動(dòng)機(jī)。采用仿真工具從這里OrCAD PSPICE及其ABM實(shí)用工具。 PSPICE能詳細(xì)時(shí)表現(xiàn)的電子與電力電子模塊包括制造商提供模塊,ABM實(shí)用工具使精確的描述電機(jī)的機(jī)電特性。合模擬的電機(jī)和電機(jī)速度控制也因此成為可能。這里的協(xié)議