基于实时仿真器的电机控制平台的开发

本文基于通用实时仿真器(UREP),开发了该电机控制平台,并在该平台设计了开环变压变频调速系统。先进行Matlab/Simulink离线仿真,然后在实验室的样机上进行了实验验证。实验结果和离线仿真结果一致,实现了电机电压和频率的实时控制,以及转速、转矩、电压和电流量的采集。为更进一步的研究奠定了基础。     

基于LabVIEW的直流电机转速监测实验设计

现代工业过程测量和控制离不开上位机对工业现场信号的采集、处理、显示和存档,G语言在上位机监控管理软件的设计中发挥着越来越多的作用。文章结合LabVIEW语言在传感器测量实验教学中的应用,介绍了基于LabVIEW的电机转速监测实验设计。实验搭建了直流电机转速测控实验平台,完成了基于数据采集卡A／D通道、DI通道和CNT通道的三种电机测速方式的LabVIEW编程,并进行了转速的在线监测。该系列实验旨在使学生熟悉LabVIEW编程,掌握数据采集卡的使用方法,增强感性认识,逐步具有现代工业过程测控系统的设计能力。     

基于Matlab与组态王的智能控制实验平台设计

该文针对现在智能控制教学中缺乏实践环节的问题,设计了基于Matlab与组态王的智能控制实验平台。该实验平台利用Matlab完成智能控制闭环仿真,并通过OPC技术与组态王进行实时数据通信,实现了对实验过程的动态监控。以基于模糊自适应的直流电动机转速-电流双闭环运动控制为例说明了该实验平台的设计过程,并将该控制算法与经典PID控制算法进行仿真比较以验证其有效性。应用效果表明,该实验平台能够直观、形象地展示实验结果,满足智能控制实验教学的要求,并且便于学生根据自己的需求进行二次开发。     

基于Labview的虚拟数字电路实验平台设计

运用模块化的设计思想,对基于Labview的数字电路综合实验平台进行了设计.实现了数据选择器、计数器等虚拟实验,将虚拟实验作为子Ⅵ设计了一个数字电路综合实验平台.结果表明基于Labview的数字电路综合实验平台,能够帮助学生迅速掌握数字电路基础知识及其应用方法,有助于培养学生的创新能力和科研兴趣,并对虚拟实验平台进行网络化,使网络虚拟实验能真正打破时间和空间的局限,更好地服务于教学与科研工作.     

有刷直流电机约束预测控制器设计及实现

为防止因过载而导致电机的损害问题, 考虑有刷直流电机的电压和电流物理约束, 采用线性约束预测控 制设计了直流电机转速跟踪控制器。 建立有刷直流电机的数学模型, 二次规划(QP: Quadratic Programming)问 题采用路径跟踪内点算法进行求解, 并搭建了基于 dSPACE 控制系统的硬件在环实验平台。 同时对设计的转速 跟踪控制器的有效性进行了实物验证。 实验结果表明, 该 MPC(Model Predictive Control)控制器能很好地满足 有刷直流电机的转速跟踪控制要求。     

三相异步电动机参数测定虚拟实验系统研究

针对电机实验成本高的问题,设计了基于Visual C＋＋软件平台的三相异步电动机参数测定虚拟实验系统.建立了异步电动机空载实验和堵转实验的数学模型,采用仿真技术实现虚拟的实验过程.结合软件编程,实现了数据处理、分析计算和曲线绘制等功能.该虚拟实验平台将虚拟实验思想应用到传统的电机实验中,为电机教学活动提供了有利的支持.通过建立灵活的虚拟实验系统,增加了学生的实践机会,增强了学生的实验兴趣,加深了学生对理论的理解,更重要的是鼓励了学生探索更深入的研究内容.     

基于LabVIEW的直流电机测速与控制系统设计

采用LabVIEW软件开发平台,针对直流电机调速系统,设计了电机测速与控制系统.系统通过传感器获得电机转速数据进行处理,单片机MPC82G516产生PWM信号控制电机转速,并采用LabVIEW软件实现对数据的实时跟踪与显示.通过对实验板的测试,并对数据进行分析,结果显示系统实时性好,稳定性能好,具有较好的调速效果.     

基于有限状态机的电机霍尔传感器故障诊断与补偿策略

针对在复杂工况下运行的永磁无刷电机霍尔位置传感器故障,提出了基于有限状态机的故障诊断方法.该方法可准确区分正常霍尔信号、故障霍尔信号以及反向霍尔信号,并将有限状态机与设计的超螺旋转速观测器相结合,实现了对发生在任意扇区内霍尔位置传感器故障的实时检测.在此基础上,设计了霍尔信号补偿控制器,利用正常霍尔传感器与转速观测器的估计转速生成补偿霍尔信号,使电机能在单个或2个霍尔位置传感器故障时,仍能保持稳定运行,并减小了故障引起的性能波动.最后,利用永磁无刷电机实验平台对所提控制策略进行了验证.实验结果表明,所提故障诊断方法能及时检测出霍尔传感器故障,后续的补偿控制策略也能保证故障后电机的平稳运行.     

基于DSP的双直流电机控制系统设计

针对多电机同步控制系统中调速、换向等问题,基于自动控制技术,设计以PC机为上位机、DSP为下位机能够同时调节双直流电机转速和转向的,以及选择工作电机的控制系统。给出了控制系统相关硬件和软件设计,通过PC机与DSP之间的串口通信,采用上位机串口软件发送数字化控制指令给下位机,控制双直流电机完成一系列预设功能;采用PWM脉宽调制原理对电机的转速进行调节,利用光电编码器通过T法对电机转速进行测量,并通过实测波形显示电机转速。实验结果表明,该系统不仅能够实现双直流电机转速和转向的同步调节,而且可以对工作电机进行选择,达到了双直流电机同步控制的效果,具有一定的可靠性及有效性。     

基于PSoC平台的数模结合实验项目设计

数模结合的综合性实验可以促进学生对电路知识的融会贯通,培养学生的综合实践能力,但实验的复杂度和难度也相应有所增加。基于PSoC平台的实验箱包含多样的数字及模拟功能模块,为数模结合实验提供了很好的平台,提升了实验的多样性和趣味性,降低了实验的难度,使得更多学生能完成该类实验。该文提出了基于PSoC平台的数模综合性实验设计原则,介绍了两类基本的综合实验框架在实验教学中的应用,并以学生完成度较好的数控小电机为实例阐述了学生实现过程。     

精密机械系统综合实验装置的研制

针对高校机械类专业精密机械系统相关课程的实验教学需要,以"直线位移精密工作台"为基础,研制了精密机械系统综合实验装置。该综合实验装置不仅可以完成精密传动、精密运动测量和电机驱动等单独实验,也可以完成体现光机电一体化综合知识的精密运动控制实验。该实验平台采用CPLD(复杂可编程逻辑器件)光栅位移测量装置以及计算机控制系统,可以让学生在已有实验平台上进行主动设计,完成精密运动测量和运动控制实验,从而培养学生的动手能力和创新能力。     

基于Freescale DSP的实验教学平台搭建

以Freescale MC56F8346型数字信号处理器（Digital Signal Processor,DSP）评估板为核心,开发了一款实验教学平台。该实验教学平台利用现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array,FPGA）拓展DSP的通用输入输出接口（General Purpose Input and Output,GPIO）资源,在外围拓展电路中加入电机、通信和人机交互等模块,使得实验教学平台不仅支持电机控制、数模转换等常见的硬件实验,还可以支持FIR滤波、FFT变换等经典的信号处理实验以及标准电流环输出等与工程实际应用紧密结合的实验,对提高本科生以及研究生对相关专业知识的理解具有十分重要的辅助作用。该平台已成功应用于本科生实验教学,并取得了良好的教学效果。     

基于B／S模式的步进电机远程控制实验平台

设计实现了一个基于B／S模式的步进电机远程控制实验平台,主要包括浏览器及远程控制端、服务器端、电机控制硬件模块。实验者可以不受地域条件的限制,通过Internet来远程控制电机。文中介绍了系统的硬件构成与工作原理,详细分析了实验Web服务器的搭建,后台数据库的设计以及实验网站网页的开发。     

机电一体化创新实验平台的研发

由于当前本科教学实验的需求,建立了一套机电一体化综合实验平台。以小型化的机床工作台为基础,通过添加不同的附件来模拟相应的设备,让学生广泛开展相关专业的综合实验。综合应用了现代机械设计、测控技术、电气自动化技术、计算机技术,提高了实验教学水平。实验台由许多的功能单一的模块组成,学生可以充分发挥想象力,选取不同模块组合来完成不同的实验功能。实践表明,该平台不仅可以完成本科相关专业的多种综合性实验,还能够为研究生的实验教学和科研工作提供理想的实验环境。     

永磁三自由度电机的运动学分析与动力学联合仿真

为了解决三维空间中多自由度电机传动精度较低、运动控制较差等问题,在刚性体机械系统下,基于复杂机械系统强耦合、非线性的特点,设计了一种可联动控制的三自由度电机。采用电机自转运动控制策略,分析了电机自转运行时的应力分布和形变程度,建立了混合驱动式电机的动力学模型,施加3个轴向转矩作为驱动力,规划了电机基于混合驱动式的三自由度运动,搭建并设计了机控一体化电机的动力学联合仿真接口。结果表明:通过激活有效阶模态,对刚柔耦合系统下的电机结构进行优化,可得到较小的偏心位移;多自由度电机的智能控制方案可自由设计被控对象的参数变化,降低了扰动的灵敏性,使控制系统具有较好的鲁棒性。结合三自由度电机的动力学数学模型来搭建基于滑模控制系统的联合仿真平台,可实现电机3个轴向角速度的轨迹跟踪,且在整个动力学联合仿真时段内均可实现跟踪效果,为后续实物样机的制造和测试提供了理论依据。     

基于单片机的远程控制实验设计

设计了一组PC机和单片机之间通信的实验。通过串口通信方式来控制单片机外围硬件电路的工作。实验目的在于学生自主选择硬件或软件程序设计,通过实验,学习和掌握硬件开发工具Keil、Proteus或软件开发工具VC＋＋,实验内容主要包括人机交互界面的设计,单片机控制模块的设计。实验结果表明学生不仅能够完成以上内容,而且在此实验平台上应用新的通信方式完成新的实验内容,实验具有实践性和创新性。     

高校开放式实验教学管理平台的构建

开放式实验教学是一种科学、创新的教学模式,以学生为中心,是培养学生创新意识及动手能力的有效途径.根据高校实验室教学的实际需求,设计了开放式实验教学平台的整体框架和功能模块,开发了一个基于Web的开放式实验教学综合管理平台.该系统实现了实验开放、在线教学、课件点播及实验教学教务管理等功能,提高了实验设备的利用率,并切实有效地提高了学生的实践与创新能力.     

测控专业仪器仪表课程群的建设

根据地方院校的特点和定位,扬州大学将测控专业的仪器仪表类课程作为重点建设的课程。精心规划仪器仪表类课程的实践教学环节,系统培养学生的实践能力。加强了设计性和综合性实验、综合性课程设计、以及课程实习和专业实习。介绍了仪器仪表类课程实践平台的建设,以及仪器仪表类课程群网络教学平台的建设。通过这些教学实践和措施的落实,在培养学生实践能力和工程意识建立等方面取得了很好的效果。     

一种用于抑制无刷直流电机电流波动的PWM调制方式

针对无刷直流电机在传统半桥调制方式下电流波动问题,提出一种改进型PWM调制策略.首先,对传统H_OFF-L_PWM调制方式进行了详细的分析.其次,为减小H_OFF-L_PWM调制方式下的电流波动,提出了一种改进型H_OFF-L_PWM调制策略.该调制策略通过对非续流区间非导通相的下桥臂开关管进行PWM斩波控制,使得电机电流更加平滑,从而进一步减小电机转矩脉动.最后,在PLECS仿真平台上搭建了无刷直流电机回馈发电系统仿真模型.基于TMS320F280049CPZS控制芯片,搭建了无刷直流电机回馈发电系统实验平台.仿真和实验结果表明,所提出的改进型H_OFF-L_PWM调制策略能够抑制电机相电流波动,从而抑制电机电磁转矩脉动.