无人机电控速度模糊PI双闭环控制仿真研究

【目的】针对农用无人机作业时,对速度的稳定恒速需求,研究无人机无刷直流电机的速度控制模糊PI闭环算法。【方法】分析无人机电控系统的结构原理,根据电控系统驱动无刷直流电机的速度控制要求,在Matlab/Simulink环境下,构建电控驱动无刷直流电机系统的仿真模型,采用速度电流双闭环控制策略,其中,速度环使用模糊PI控制器,电流环使用电流滞环控制。设置系统参数,进行仿真分析,搭建ARM电路仿真板,验证算法的有效性。【结果】采用模糊PI后,该系统加快了速度响应,减少了系统超调量,提高了系统的抗干扰能力,提高了系统的动态特性和鲁棒性。【结论】本研究提出的模糊PI控制策略是有效的,可为无人机实际电机控制系统设计和调试提供理论参考。     

基于新型微控制器的空气净化器驱动电机控制系统设计

结合空气净化器驱动电机控制系统的实际设计需求,研究了无刷直流电机控制策略,详细介绍了硬件结构设计。其主控芯片采用美国微芯公司的dsPIC30F4011,驱动电路采用东芝公司的智能功率模块TPD4135K。对控制系统外围电路进行了设计,软件设计部分重点介绍了主程序与启动算法以及电机无位置换相算法模块设计。试验测试结果验证了所设计控制系统具有良好的控制性能和运行效果。     

无刷直流电机模糊与PI双闭环调速系统的研究

根据无刷直流电机的发展,将转速外环模糊控制和电流内环PI控制相结合,设计了双闭环直流调速系统控制方案。通过模块化、集成设计,试制了无刷直流电机控制器样板,以C语言编程实现了转速环模糊控制算法和电流环PI控制算法。搭建了无刷直流电机调速系统试验平台,试验结果表明所设计的无刷直流电机控制器,响应快、超调小、实时性好,保证了良好的稳态和动态性能。     

无刷直流电机双闭环控制系统的建模与仿真

在分析无刷直流电机数学模型的基础上,提出一种无刷直流电机控制系统仿真建模的新方法.在Matlab/Simulink中按功能进行模块化建模,用M文件和S函数来编写功能模块,实现电流滞环和转速单神经元PID控制的双闭调速系统仿真.仿真结果与理论分析一致,验证了该控制系统设计的合理性.此仿真模型可以验证各种控制算法,为无刷直流电机控制系统的分析和设计提供有效的途径.     

基于灵敏度分析的病死猪搬运车转盘结构多目标优化设计

【目的】改善病死猪搬运车的工作性能,降低成本,对其转盘结构进行多目标优化设计。【方法】采用Creo Simulate三维设计软件,对病死猪搬运车的转盘结构进行了静力学有限元分析以及灵敏度分析,建立多目标优化设计模型。采用模糊物元分析法和加权平均法对设计方案进行优选。【结果】建立了优化设计数学模型,得到了6组非劣解;通过评估优选,获得了病死猪搬运车转盘结构的最优化设计方案。优化设计前后的参数对比分析结果表明,优化后的病死猪搬运车转盘质量为20.90 kg,比原始方案(25.94 kg)减小了19.43%;最大等效应力为1.44 MPa,比原始方案(1.50 MPa)减少了4.00%。【结论】基于灵敏度分析的病死猪搬运车转盘结构多目标优化设计是可行的,可以为转盘结构的改进提供理论指导。     

基于PID算法的水稻直播机播量控制系统的设计与试验

【目的】为了解决现有的机械式水稻直播机镇压轮传动播种导致的漏播以及播量无法同步均匀调节的问题,实现水稻直播机播量自动精准调节。【方法】对现有苏南地区传统机械式水稻直播机进行自动化改造,设计了基于PID调速算法的水稻直播机播量控制系统。该系统在田间播种作业时,由设计的测速轮采集机具作业速度,结合设定的目标播种量和机具作业速度,依据播量控制策略得到排种轴理论转速;利用PID调速算法和编码器测到的排种轴反馈转速对直流电机进行闭环控制,可在线无极调节播量,从而实现精准播种。【结果】该系统排种电机空载时转速调整时间小于0.63 s,最大超调量8.21%,施加12.5 N·m负载时,排种电机最长回调时间为0.32 s。目标设计播量对应转速范围内,转速控制误差最大值小于7.21%,转速误差小于5.21%,田间播量误差小于4.92%。田间车速阶梯变化时,排种转速跟随响应及时,具有较高的排种同步性,与传统机械式水稻直播机相比播量调节性能显著提高。【结论】该系统自动化改造简便,重点改进了播量调节机构,提高了传统播种机播种性能,对传统机械直播机具有较高适配性。     

一种新型IGBT模块的驱动电路

为了增大绝缘栅双极型晶体管(Insulated gate bipolar transistor,IGBT)开关频率和减小开关的过程损耗,以及防止过电流损坏IGBT功率模块,依据IGBT安全工作区的驱动要求,设计了一款用于有源电力滤波器的大功率IGBT驱动电路并进行了试验.结果表明,该驱动电路可靠性高、电路简单,具有稳定可靠的过流保护作用.     

直驱永磁同步风电系统低电压穿越的研究

【目的】研究直驱永磁同步风电系统的控制策略,以提高其低电压穿越的能力。【方法】建立经背靠背双PWM变流器并网的直驱永磁同步风力发电系统的仿真模型,采用电流前馈控制实现两侧变换器的有功和无功功率的解耦控制。将电网电压信号引入机侧整流器参考功率的计算,提出按电网电压跌落幅度减小发电机输出功率的低电压穿越控制策略。【结果】仿真结果表明,电网电压跌落时,文章所提控制策略限制了变流器直流侧过电压和网侧逆变器过电流;辅以桨距角调节可以抑制发电机功率减小时机组机械转速的升高。【结论】保持发电机功率平衡和变流器直流侧功率平衡,可提高直驱永磁同步风电系统的低电压穿越能力,同时向系统提供无功功率支持,帮助电网电压恢复。     

基于PIC18F258单片机直流电动机调速系统的研制

介绍一种速度反馈单闭环直流调速控制系统,分析电机调压调速下的数学模型,提出基于脉冲宽度调制PWM的电机转速控制方式,并给出基于PIC18F258、IGBT、EXB841等电子器件下的调速系统软硬件实现。     

永磁变频增氧机研究浅析

随着自动化技术的迅猛发展,永磁变频技术已运用到各个电器中。此篇文章主要分析了永磁变频技术运用于增氧机,并且给增氧机带来了什么样的改变。变频永磁叶轮式增氧机由控制器、永磁变频电机、叶轮、浮球、支撑杆组成。把变频调速与永磁调速结合运用在增氧机上,实现节能减排保护环境,而且安全可靠,成本低廉等目的,永磁调速器可减少启动过程中的电流冲击、电机线圈发热、流量急剧变化等问题;而变频调速的调速性能最佳、最稳定^[1]。     

基于 ＰＷＭ的喷头性能测试台控制系统设计

植保机械喷头综合性能测试试验台按照国家植保机械试验标准的要求设计,喷头需要模拟其在田间实际作业以不同速率并保持匀速的运动来设计其在测试台上的运动过程,这部分由控制系统来操作控制。本控制系统采用了直流电机作为驱动元件的接触器 －继电器控制,其具有调速简单、准确的特点。由于 ＰＷＭ （晶体管脉宽调制）系统所需功率元件少、控制电路简单、调制放大器开关频率高等特点,所以采用了 ＰＷＭ调速方法。电机运行状态控制电路采用继电器 －接触器控制,价格便宜。本论文叙述了 ＰＷＭ系统工作原理、定量调速参数设计以及外围控制电路的设计。运用晶体管脉冲调速系统能够满足喷头真实模拟田间的运动要求。     

基于STM32的播种机控制器设计

采用STM32F103C8T6为主控制器,输出两路PWM来驱动步进电机适配器,利用PWM的频率调节电机转速.使用高功率的红外对管,用于检测秧盘的位置,从而控制滚轮的停转,使用槽型红外对管记录滚轮转过的角度.系统包含自动对齐、手动调节、正常运行3种工作状态.当传送带上秧盘行至滚筒下方时,启动滚筒撒下种子,当秧盘通过时停止滚筒.试验表明,电路能够正常稳定工作,播种精度较高.     

基于STM32的播种机控制器设计

采用STM32F103C8T6 为主控制器,输出两路PWM 来驱动步进电机适配器,利用PWM 的频率调节电机转速。使用高功率的红外对管,用于检测秧盘的位置,从而控制滚轮的停转,使用槽型红外对管记录滚轮转过的角度。系统包含自动对齐、手动调节尧、正常运行3 种工作状态。当传送带上秧盘行至滚筒下方时,启动滚筒撒下种子,当秧盘通过时停止滚筒。试验表明,电路能够正常稳定工作,播种精度较高。     

Development and performance assessment of a DC electric variable-rate controller for use on grain drills

Site-specific crop management is a technology that modulates the application rate of field inputs such as seeds, fertilizers, and herbicides based on the needs of each management zone within a field. There are two methods available for changing the seeding rate in fluted-feed-roll type seed drills: (1) changing the active feed-roll length and/or, (2) changing the seed meter drive shaft speed. A possible method to develop a variable-rate seeder is to add a controller to a conventional grain drill which can change the speed of the seed meter drive shaft on-the-go. This was explored in the present study with the following main objectives: (a) to design a DC electric variable-rate controller to change a grain drill from a uniform to a variable-rate seeder, and (b) to determine the response time of the system. A motor control circuit was designed which used the output signals of two encoders as feedback. The system was consisted of: (1) a DC motor with a fixed-ratio gearbox, (2) encoders for sensing the rotational speeds of the grain drill drive wheel and the motor, (3) a GPS receiver, (4) a pulse-with-modulation (PWM) DC motor controller, and (5) a laptop. Dynamic tests were conducted at application rates of 87.5 (low) and 262.5 (high) kg ha⁻¹. Sigmoid equations were best fitted to the transition data from low-to-high and high-to-low seeding rates. Our findings showed that the response times of low-to-high and high-to-low transition rates were 7.4 and 5.2 s, respectively.     

多路电源任意电流分配控制系统

 针对目前电源供电模块受功率大小影响的不足,提出了解决方案。设计出一种由三路DC/DC变换器并联组成的输出电流任意比例分配的电源供电模块。整个系统由DC/DC变换器、采样电路、控制电路、按键显示电路等模块组成。开关电源三路主回路都输入12 V DC,通过升压斩波电路,变换为20~30 V DC输出;主控制器为STC12C516S2单片机。主控制器和TL494以双闭环形式控制DC/DC变换电路,既能通过电压反馈控制稳定输出电压,又能通过电流反馈对输出电流任意分配比例控制。且该系统还有过流保护功能。     

基于单片机的温室大棚智能清洁机设计

设计了一款温室大棚智能清洁机,实现温室大棚顶部的半自动或全自动清洁。该清洁机采用3轮行走装置,主轮驱动电机采用脉宽调制技术调速,经过增量式光电编码器测速,由单片机实现PID控制。同时单片机还提供吸尘电机和毛刷电机的驱动信号,使清洁机在行走过程中完成清扫和吸尘工作。清洁机控制系统内部嵌有路径规划算法,使清洁机在工作区域内按直线往复运行方式移动,从而实现高覆盖、低重复的清扫。此外,清洁机可由遥控器控制。     

电动拖拉机双电机驱动单元控制系统设计与实验

针对电动拖拉机双电机驱动系统的模式管理需求,设计了一种双电机驱动单元的控制系统及其控制器DMU(Drive Manage Unit).基于ISO 11783协议制定了整车控制网路结构,并以此确定了DMU子CAN总线各节点,设计各节点传输报文ID和PGN.在驱动单元中,通过控制驱动箱齿轮啮合状态和电磁离合器通断电来实现双电机动力分离和耦合,完成工作模式配置. DMU采用MC9S12XEP100为核心,完成硬件电路设计和软件编程.搭建双电机驱动系统实验平台,进行了犁耕作业、旋耕作业和子CAN总线数据分析实验.实验结果表明,驱动管理单元可以实现控制电机1和电机2的转速转矩模式,电机1在46.5 N·m恒转矩模式下,随转速变化的最大偏差为0.7 N·m,符合犁耕作业要求;电机2收到540 r/min指令后,随负载变化输出转速范围在540±62 r/min,满足PTO在恒转速下工作;总线上传输信息正确.     

基于单片机控制步进电机恒变速系统的设计

创新驱动是我国未来经济发展的战略方向,协同创新作为科技创新的新范式,深入研究其运行规律对推动经济发展意义重大。科技协同创新活动可以被定性划分为磨合期、成长期、成熟期、衰退期四个阶段,创新能力与创新绩效、创新氛围与规制是两组最能体现各阶段差异的特征变量;同时,资源要素完备度、知识共享与流动、制度规范性是影响各阶段演化的关键要素。最后,文章提出了促进科技协同创新发展的建议。     

基于水平传感单元的激光平地机设计方法

针对激光平地机中激光平面仪尧激光接收阵列以及平地铲控制单元的设计进行了详细的论述。利用直 流电机带动五角棱镜自转获得激光平面,通过自刻光栅完成直流电机的闭环控制,从而实现了激光平面的出射角度 控制。自行设计了一款基于普通水泡的水平传感单元,有效保证了激光平面的水平精度。将一定数量的硅光电池排 列成激光接收阵列作为光敏单元安装在平地铲的力臂上,后级采用相应的放大尧整形与滤波电路处理输出信号,控 制器可以获得平地铲当前位置和运行速度。基于接受阵列设计了平地铲的控制算法,保证了激光平地机的工作精 度。实测结果表明,系统产生激光平面的水平误差小于25义且土地平整精度小于50 mm。