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基于DSP数字电压调节器的设计

微特电机 2007年第3期35卷 13-16页

作者：徐龙权魏建华南昌大学江西南昌330029

设计了一套以TMS320F2812芯片为控制核心的谐波励磁同步发电机的数字电压调节器。控制器可通过人机接口、串口通讯和网络通讯三种方式进行参数设置和数据交换,采用参数自整定模糊pid的控制策略,通过MOSFET功率器件进行励磁电流的PWM调... 详细信息

设计了一套以TMS320F2812芯片为控制核心的谐波励磁同步发电机的数字电压调节器。控制器可通过人机接口、串口通讯和网络通讯三种方式进行参数设置和数据交换,采用参数自整定模糊pid的控制策略,通过MOSFET功率器件进行励磁电流的PWM调节。实验结果表明,该调节器具有较好的动、静态性能,调节速度快,调节曲线平滑,完全满足规定的性能指标。

关键词： DSP 电压调节器谐波励磁模糊pid调节

基于ARM＆Linux平台的排水管道检测机器人控制系统设计与实现

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基于ARM＆Linux平台的排水管道检测机器人控制系统设计与实现

作者：王保同湖南大学

学位级别：硕士

排水管道检测机器人是一种新兴的机器人,属于特种机器人的范畴,主要用于地下排水管道的检测与维修,随着人类文明程度的提高,研发一种机器代替工人在下水道中进行排水管道的检测,已是社会发展的趋势。本文在研究国内外排水管道检测... 详细信息

排水管道检测机器人是一种新兴的机器人,属于特种机器人的范畴,主要用于地下排水管道的检测与维修,随着人类文明程度的提高,研发一种机器代替工人在下水道中进行排水管道的检测,已是社会发展的趋势。本文在研究国内外排水管道检测机器人发展现状与应用情况的基础上,结合相关管道机器人的发展历程,设计了一种轮式的排水管道检测机器人控制方案,该机器人采用有线的通信方式在下水道当中进行管道检测,本文重点介绍的则是排水管道检测机器人的控制系统的设计与实现。在对排水管道检测机器人实地工作环境分析的基础上,提出了排水管道检测机器人的控制方案,上位机采用ARM9处理器作为核心处理器,设计了人机操作界面;下位机以两片Atmega8单片机为核心处理器,以烟雾传感器电路和倾角传感器等设计了相应的数据采集电路,以专门的电机驱动芯片设计了电机驱动电路;上下位机之间的通信采用了半双工模式的RS-485通信协议;将嵌入式Linux操作系统引入到控制系统当中,实现了嵌入式Linux操作系统在上位机ARM9处理器上的移植;为了保证机器人在恶劣的环境当中行走安全,本文在分析模糊控制和pid控制的基础上,结合两者的优缺点,设计了基于两者相结合的控制模式,使机器人行走更稳定;并用U-T参数转化的方法对传统的kalman滤波算法进行了改进,使得机器人的定位结果更加准确。设计的轮式机器人不但满足排水管道检测机器人的功能要求,也为以后车载机器人的发展提供了开放式控制平台。

关键词：管道机器人 ARM9 嵌入式Linux 模糊pid调节 kalman滤波算法

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水泥抗折性能检测系统的研究

水泥抗折性能检测系统的研究

作者：赵旭晔天津科技大学

学位级别：硕士

随着我国经济的发展,工程项目施工日益增多,工程测量技术越来越受关注。水泥作为一种重要的建筑材料,其抗折性能更是人们关注的热点。现有的水泥抗折设备基本上都是机械标尺式显示,制造粗糙、误差大、试验过程繁琐以及重复性差,难于严... 详细信息

随着我国经济的发展,工程项目施工日益增多,工程测量技术越来越受关注。水泥作为一种重要的建筑材料,其抗折性能更是人们关注的热点。现有的水泥抗折设备基本上都是机械标尺式显示,制造粗糙、误差大、试验过程繁琐以及重复性差,难于严格按照相关的国家标准进行样本试验。因此本课题提出了基于ARM为系统主控硬件平台,ATmega64为执行单元硬件平台,WinCE为操作系统的水泥抗折性能检测系统。该系统从硬件和软件两部分出发进行设计。硬件部分主要包括电源模块、触摸屏显示模块、存储模块、力值采集模块、调速模块、WiFi通信模块等;软件部分主要使用MFC进行基于WinCE操作系统应用程序的开发;通信协议选用Modbus协议;在控制算法上运用模糊pid调节技术,使用模糊规则实现参数的在线修正,使用pid技术对被控的参数进行实时调整,同时利用高精度频率修正脉宽调制技术实现对步进驱动器的控制,保证整个测试过程中对水泥试样进行等荷施力。最后,搭建实验平台对设计完成的系统进行了整体测试。测试结果均在设计的误差范围内,并且系统可长时间稳定运行。提高了水泥抗折性能检测系统的稳定性、实时性和测量精度,极大的弥补了传统水泥抗折试验机测控系统的不足。

关键词：水泥抗折嵌入式WinCE 模糊pid调节 WiFi通信

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氢火焰离子检测器的设计与实现

氢火焰离子检测器的设计与实现

作者：张泽铭山东科技大学

学位级别：硕士

对于复杂混合有机物的检测,在环境分析、食品分析、精细化工、药物分析、石油化工、合成工业、大气监测和生物工程等众多领域应用广泛。气相色谱仪是一种传统的化合物分析仪器,可以对有机化合物进行高效定性定量分析,检测器是气相色谱... 详细信息

对于复杂混合有机物的检测,在环境分析、食品分析、精细化工、药物分析、石油化工、合成工业、大气监测和生物工程等众多领域应用广泛。气相色谱仪是一种传统的化合物分析仪器,可以对有机化合物进行高效定性定量分析,检测器是气相色谱仪中最为核心的部件,它直接决定了色谱仪的整体性能指标,而氢火焰离子检测器是众多检测器中通用性和精度较高的一种。本文针对氢火焰离子检测器的应用需求进行了分析,并依此在检测器的硬件结构和软件算法上作出了改进和优化,解决了当前检测器存在的一些问题,比如改善了检测器的噪声控制性能,提高了信号检测范围和温度控制精度等,使检测器达到了更加理想的性能指标。论文主要研究内容和成果如下:（1）在硬件设计上改进了电离极化方式,利用PVI1050光伏电池作为极化电压,降低噪声的影响;改进了电路结构,设计对数放大器电路使信号做到最大限度的不失真,并配合ADA4530-1高性能放大芯片,获取了更宽的信号检测范围,并通过ADS7799实现了信号的采集和数据处理;（2）在软件实现上,基于stm32f103主控芯片进行设计并完成了主控任务,借助HAL库进行开发,嵌入freeRTOS系统,满足了任务的实效性;利用CAN通信协议作为多模块间的主要通信方式,实现了高效的数据传输;（3）通过温度传感器实现了对检测器温度的监测,并通过对pid温控算法配合外围控制电路实现了高精度的温度控制。利用模糊算法对pid调节改进,使温控曲线恒温性能进一步提升,解决了温度曲线振荡带来的基线漂移问题。经过仿真和工程实例,对上述研发的FID进行了比较、验证和应用,确认了该检测器性能达到了预期的目标,检测信号噪声水平低,信噪比和灵敏度的提升效果明显,动态检测信号范围宽,温控的精度较高,基线无明显漂移,整体性能达到了国产同类型号先进水平,具备较高的应用价值和学术参考价值。

关键词：模糊pid调节对数放大器极化电压噪声控制动态范围

基于多传感器信息融合的人体姿态解算算法研究

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基于多传感器信息融合的人体姿态解算算法研究

作者：张沛业吉林农业大学

学位级别：硕士

人体姿态的测量与识别是恢复人体关节点位置的过程,主要是描述人体姿态,预测人体行为,在人机交互、虚拟现实、医疗康复等各个领域都扮演着非常重要的角色。采取的技术手段主要是视频技术和传感器技术,随着微机电系统(MEMS)技术不断更新... 详细信息

人体姿态的测量与识别是恢复人体关节点位置的过程,主要是描述人体姿态,预测人体行为,在人机交互、虚拟现实、医疗康复等各个领域都扮演着非常重要的角色。采取的技术手段主要是视频技术和传感器技术,随着微机电系统(MEMS)技术不断更新与发展,基于MEMS惯性传感器技术的由磁力、加速度和陀螺仪组成的人体姿态解算与识别系统成为研究热点。在人体姿态检测过程中,磁力计和加速度传感器测量姿态角时误差相对较大,动态性能差、稳态特性好;陀螺仪动态特性较好,但由于积分漂移误差的累积,稳态性能差,为了达到动、静姿态的完美测量效果,将加速度计和磁力计解算后的角度与陀螺仪解算后的角度作差,将上述偏差送入调节器进行调解,然后用调解后的数据去修正陀螺仪,使陀螺仪解算的角度和加速度计解算的角度趋于一致,这样就实现了多种传感器测量数据的融合互补功能。针对上述问题,本文使用的调节器为pid调节器,另外,针对pid控制器不能在线调整参数的问题,引入模糊控制与pid调节器相结合构成能在线自适应调整参数的模糊pid控制器。本文首先构建了一套基于MPU9150九轴惯性传感器模块和控制器的下位机单元,通过射频单元与上位机通讯最终构成人体运动信息采集系统,然后,设计了基于模糊pid调节和互补滤波的人体姿态角解算算法,将运动数据解算为人体姿态角数据。最后,利用MATHLAB软件搭建仿真实验平台,利用该平台对比模糊pid互补滤波算法和普通PI滤波算法的实验数据,实验结果显示经过模糊pid互补滤波算法处理之后的姿态角稳定性好,精度高。

关键词：姿态解算四元数互补滤波模糊pid调节

污水处理厂自动化监控系统的设计与优化运行研究

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污水处理厂自动化监控系统的设计与优化运行研究

作者：吕玉凤山东大学

学位级别：硕士

当今社会,伴着工业生产自动化水平的飞速进步、人民物质文化生活水平的小康化以及城镇化速度的加快,新兴城市尤其是中小城镇工业废水、生活污水的排放量剧增,使城镇污水处理厂的负荷不断增加,污水处理高能耗的问题日显突出,污水处理系... 详细信息

当今社会,伴着工业生产自动化水平的飞速进步、人民物质文化生活水平的小康化以及城镇化速度的加快,新兴城市尤其是中小城镇工业废水、生活污水的排放量剧增,使城镇污水处理厂的负荷不断增加,污水处理高能耗的问题日显突出,污水处理系统节能减排优化升级迫在眉睫。我国“十二五”规划中的节能减排工作方案和污水处理设施建设规划,都提到了要利用合理的污水处理工艺和先进的控制方法策略,实现污水处理节能减排降耗。本文以实际项目中的A2O工艺型污水处理控制系统为研究对象,首先介绍了A2O型污水处理工艺流程原理,即在生化处理部分采用厌氧-缺氧-好氧法,具有良好的脱氮除磷功效;然后并对流程中的各个工艺阶段的设备、能耗情况进行了分析,寻找可以实现节能降耗的途径;根据工艺的要求、设备的类型以及运行的方式,进行了污水处理自动化监控系统的硬件选型设计,根据厂家要求选用ABB公司的AC500系列PLC,并详细介绍了AC500系列PLC各种输入／输出模块的功能特点以及接线使用方法,讲解了利用AC500系列具有强大通讯功能的通信模块建立整个控制系统的网络连接,还对系统的保护接地和屏蔽接地进行了说明;系统采用分布式网络控制,监视操作层和运算控制层之间采用光纤以太环网,保证整个系统的高速信息交换和冗余稳定性;现场设备层和运算控制层之间利用通用的工业现场总线技术,完成了智能设备的连接以及远程I/O的数据通信,实现了对现场设备的集中监控。本文中采用的ABB公司的可编程控制器的编程配置软件Control Builder基于CoDeSys平台开发而来,它建立在高级编程语言的基础上,功能强大,支持多达六种编程语言,方便编程人员分工合作;利用编程软件可以离线编写或者在线更改PLC内部的程序、自动识别硬件并实行配置、方便的规划网络,并可以轻松快捷的将编制的程序以及硬件网络组态配置的上传下载,还可以进行离线仿真、变量在线监视等功能,为编程技术人员提供了很好的使用环境。上位机组态软件采用西门子公司的WinCC,作为服务器与客户机,利用其OPC通信功能实现与PLC的数据交换,结合强大的图形显示能力、报警处理能力,实现了生动形象的工艺画面模拟以及各个工艺阶段设备及工艺参数的实时显示;利用其脚本编辑功能编写了基于时间和事件的处理程序,并采用第三方ActiveX控件,实现了实时数据的报表生成等。利用强大的大屏拼接墙显示技术,集合现场各监控摄像头,设计了DLP大屏视频监视系统,使操作人员可以实时监视现场各工艺过程的状况,根据系统状况及时作出相应控制策略调整。本课题剖析了污水净化处理过程中每个工艺段具体的能源消耗状况及所占的比例,然后根据能耗相对较大的几个工艺段,分别提出了相应的节能降耗优化控制策略。其中曝气鼓风系统采用仿人智能控制,絮凝剂添加系统利用模糊pid优化自调节策略,污水提升采用基于移位逻辑的轮询控制方式,分别具体叙述了各控制方法的理论依据,参数调整方法等等,并进行了仿真,实现了污水处理的节约能源降低消耗和设备的优化运行。本自动化监控与节能优化控制系统与传统的控制方法相比较,自动化程度更高,起到了节能降耗的效果,有一定的应用价值。

关键词：污水处理 ABB PLC控制器节能降耗 WinCC组态软件模糊pid调节

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高性能励磁控制器研究

高性能励磁控制器研究

作者：魏建华南昌大学

学位级别：硕士

励磁控制器是同步发电机励磁系统的重要组成部分,对同步发电机乃至电力系统的安全稳定运行有着重要影响。现有的模拟励磁控制器难以满足同步电机运行的可靠性、稳定性、经济性和灵活性等要求。本文对谐波励磁无刷发电机励磁控制系统进... 详细信息

励磁控制器是同步发电机励磁系统的重要组成部分,对同步发电机乃至电力系统的安全稳定运行有着重要影响。现有的模拟励磁控制器难以满足同步电机运行的可靠性、稳定性、经济性和灵活性等要求。本文对谐波励磁无刷发电机励磁控制系统进行了研究,针对该类型发电机的特点,设计了一套基于DSP控制的谐波励磁同步发电机的数字励磁控制器。本文的主要研究内容如下:文中首先介绍了同步发电机励磁控制器的发展现状及趋势,分析了励磁控制器所存在的问题。在分析研究谐波励磁无刷同步发电机的基本结构和工作原理特点的基础上,确定励磁控制器的基本原理和控制方法。其次,提出了基于TMS320F2812的励磁控制器的硬件设计及软件实现方法,给出了硬件原理图和软件流程图,利用该芯片的强大的数据处理能力和丰富的片内外资源及高速的实时控制能力,用单片系统实现了交流采样、频率测量、励磁算法和PWM控制等功能。该芯片的引入,大大简化了励磁控制器的硬件结构,提高了励磁控制器的抗干扰能力和可靠性。最后,为了克服传统pid控制器的缺点,将模糊控制与pid控制结合起来,设计了参数自适应模糊pid控制器。仿真和试验结果表明,基于TMS320F2812的同步发电机励磁控制器具有硬件结构简单、可靠性高、维护方便和性价比高等优点,其主要性能指标达到或优于国标,具有很好的推广应用前景。

关键词：同步发电机励磁控制参数自整定模糊pid调节 DSP

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卷烟厂污水处理自动控制系统设计与研究

卷烟厂污水处理自动控制系统设计与研究

作者：艾珂齐鲁工业大学

学位级别：硕士

如今,随着烟草工业企业生产自动化水平的不断进步、烟草制品产量的不断上升和企业规模的不断扩大,使烟草企业污水处理的负荷不断增加,污水处理高能耗的问题日显突出。为实现烟草工业企业节能减排任务的总目标,优化和调整污水处理自动控... 详细信息

如今,随着烟草工业企业生产自动化水平的不断进步、烟草制品产量的不断上升和企业规模的不断扩大,使烟草企业污水处理的负荷不断增加,污水处理高能耗的问题日显突出。为实现烟草工业企业节能减排任务的总目标,优化和调整污水处理自动控制系统及工艺流程,是烟草企业不得不面对的问题。本文以卷烟厂工业废水BAF处理回用控制系统为研究对象,首先介绍了BAF型污水处理及回用水工艺流程原理,即采用先进的生化工艺技术,以水解酸化池和曝气滤池为主体,进行烟草工业废水处理;对污水处理重点工艺流程中的相关设备的能耗进行了分析,查找节能降耗机会;根据能耗分析,着重对曝气风机、凝絮剂添加系统进行控制系统优化改造,有针对性的提出了相应的节能优化控制方法与策略。并详细描述了相应的先进控制方法的理论依据。通过现场试验和调试,对卷烟废水处理的节能降耗和设备的优化运行起到良好效果。根据卷烟厂污水处理相关工艺和设备的要求,对控制系统的硬件进行选型设计,采用西门子公司S7-300系列PLC作为控制单元,分别介绍了PLC各功能模块的特点及接线方式,采用S7-300系列通信模块建立基于Profinet网络的总线连接。为防止控制系统受到干扰,分析了控制系统的保护接地和现场网络屏蔽接地方法。控制系统通过工业以太网以光纤为介质,将污水处理控制系统与能源管控系统相连接;控制系统通过现场总线技术,实现了现场设备层和运算控制层之间的数据连接和通讯,完成污水处理系统的自动控制和远程监控。本文中控制系统的编程基于西门子公司的Step7软件,Step7软件功能强大,为编程人员提供了方便的工具和界面,可以方便的实现多人分工合作,并具有对PLC进行硬件组态、网络参数配置、故障诊断、离线编写控制程序及在线监控等功能,同时可以配置网络组态和连接,对硬件进行上传和下载以及通过模拟器进行离线仿真。采用Wonderware的公司的Intouch软件作为中控室上位机监控组态软件,利用Intouch软件丰富的插件和绘图工具,实现了污水控制系统的集成和图像化显示,并利用报警工具,对各个环节参数进行监控。采用数据报表实现控制系统各个参数及实时曲线查询,为各工艺流程的优化和状态监控提供数据支持,方便进行数据追溯。采用污水水质实时监控技术,在线分析水质。本卷烟废水自动化监控与控制系统与传统的控制方法相比较,自动化程度较高,并与厂区能源管控系统实现无缝连接,起到了节能降耗的效果,有一定的应用价值。

关键词：卷烟BAF废水处理西门子PLC控制器 Intouch组态软件模糊pid调节

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基于DSP同步发电机励磁控制器的研究

伺服控制 2007年第4期 47-49页

作者：徐龙权魏建华南昌大学信息工程学院

本文设计了一套以TI公司THS320F2812芯片为控制核心的同步发电机励磁控制器。其数据处理能力强、片内外设丰富。控制器采用参数自整定模糊pid的控制策略,通过HOSFET功率器件进行励磁电流的PWM调节。与传统pid控制比较起来该调节器具有... 详细信息

本文设计了一套以TI公司THS320F2812芯片为控制核心的同步发电机励磁控制器。其数据处理能力强、片内外设丰富。控制器采用参数自整定模糊pid的控制策略,通过HOSFET功率器件进行励磁电流的PWM调节。与传统pid控制比较起来该调节器具有较好的动、静态性能,调节速度快,调节曲线相当平滑,其主要性能指标均达到或优于国家标准。

关键词： DSP 模糊pid调节参数自整定同步发电机励磁控制器