内置式永磁同步电动机无位置传感器控制策略

为改善中高速永磁同步电动机无位置传感器控制的稳态、动态性能,并针对电动机反转时传统的正交锁相环不能有效运行的问题,提出了一种基于超螺旋滑模观测器与改进正交锁相环的内置式永磁同步电动机无位置传感器控制策略。在两相静止坐标系下,使用超螺旋函数取代传统滑模观测器的开关函数构建超螺旋滑模观测器,可充分抑制滑模抖振,同时避免了低通滤波器的使用,解决了低通滤波器带来的相位延迟与幅值衰减问题;改进的正交锁相环算法避免了正切函数的使用,利用一种简单的反电动势信号重构策略获取误差信号,相比于基于正切函数的正交锁相环算法更简单有效,能够使电动机反转运行,且在运行过程中转速与位置估计误差较小。仿真结果验证了该控制策略的可靠性和有效性。     

基于高性能锁相环的频率控制系统

锁相环(PLL)是一个闭环频率和相位自动控制系统,锁相的目的在于通过反馈调节使输出信号相位锁定或跟踪输入信号的相位变化,其结果是使相位误差尽量地小。根据频率与相位的变换关系,在相位差固定的情况下,频率差为零,因此锁相环可以实现二个信号相位同步,频率相同。高性能的锁相环频率控制系统在现代工业自动化、国防高精尖科技等领域有着越来越广泛的应用,其设计的合理性直接决定整个系统的精度。     

表贴式永磁同步电机无位置传感器控制

位置传感器会增加系统成本和测量噪声,且无法应用在一些恶劣环境.论文在研究表贴式采磁同步电机无位置传感器的控制策略的基础上,提出一种基于反电动势的位置估计方法.利用两相旋转坐标系下电机方程的反电势形式,结合前馈控制,计算出转子位置的偏差角度,再采用锁相环结构对电机的相位和速度进行估计.在电机的低速运行阶段改进锁相环结构,保证速度估计精度,并进一步改善系统动态性能.建立了永磁同步电机的仿真模型,验证了该控制方法的可行性.在STM32F103X(ARM)为主控制器的实验平台上实现了所提出的表贴式永磁同步电机无位置传感器控制方法,实验结果表明该控制方法能够准确估计出电机的转速和转子位置,估计算法简单,系统稳态精度高、响应速度快.     

一种基于可变相位累加器的全数字锁相环

提出了一种具有可变相位累加器电路结构的新型全数字锁相环。采用EDA技术完成了对该系统的设计,利用ModelSim软件对所设计的电路进行了系统仿真实验,并进行了硬件实验验证。实验结果表明,含有可变相位累加器构成的全数字锁相环可拓展系统环路的锁相范围,提高锁相频率,降低系统总功耗,并且不会增加FPGA芯片内部的逻辑资源。由于该锁相环内部信号的传递是并行传输,故可大大提高系统的锁相速度。该锁相环能够作为功能模块嵌入进电子系统芯片中,可广泛应用于通信、电子测量和自动控制等领域。     

一种用于频率驾驭系统的快速捕获锁相环设计

锁相环是一种能够完成两个信号相位同步的负反馈控制系统,其滤波作用可以使其通频带很窄,且自动跟踪输入频率,因此锁相环常用于原子钟、频标驯服系统以及时间同步系统中,是通信、卫星导航以及电子测量系统的重要组成部分。锁相环中相位噪声和捕获时间是两个相互制约的指标,在减少锁相环捕获时间的同时抑制相位噪声是目前锁相环技术研究中的重要问题之一。针对这一问题,基于模拟锁相环的基本理论和构成,根据环路带宽和捕获时间的数学关系,设计出一种辅助捕获电路,并应用于铷铯组合钟的频率驾驭模块。此电路可根据检相输出信号动态调整环路滤波器的阻值以改变环路带宽,从而实现快速捕获。实验表明,所设计的快速捕获锁相环的捕获时间为5.71 ms@1 Hz,锁相环输出信号杂波抑制优于-90 dBc,谐波抑制优于-55 dBc。     

基于无传感器的PMSM电流控制策略的研究

提出一种新型的滑模观测器,并分别研究在4种不同的电流控制策略下,基于该新型滑模观测器的PMSM伺服系统的控制问题。该新型滑模观测器引进了Sigmoid函数作为控制函数用来抑制抖振,并根据PMSM的反电动势模型构建了反电势观测器来提取所需的连续信号,因此取消了传统的一阶低通滤波器和相角补偿环节。为了对电机的转子位置和转速进行更加精确的估算,引入了转子位置锁相环结构。在Matlab/Simulink平台基础上建立了4种不同的电流控制策略,基于新型滑模观测器PMSM无位置传感器三闭环控制系统仿真模型,分别对反电动势估算、速度估算、位置估算和突加负载扰动进行了仿真分析。仿真结果表明,该新型滑模观测器在4种不同的电流控制策略下,对电机转子位置和转速的估算、电磁转矩以及定子三相电流有着不同的影响,验证了该新型滑模观测器算法的可行性。     

低功耗宽调谐范围锁相环设计

针对传统锁相环输出频率范围有限、功耗大的缺陷,通过对压控振荡器震荡机理进行理论分析,设计了一款用于时钟发生器的低功耗、宽调谐范围、低相位噪声锁相环。该锁相环采用了新型可编程、低调谐增益、低功耗的环形振荡器,达到了宽频率输出范围、低相位噪声、低功耗的目的,采用SMIC公司0.18um混合信号工艺,用Cadenced的Hspice仿真工具进行仿真,在1.8V电源电压供电情况下获得了50MHz~1.7GHz的频率锁定范围和1.8mW~2.3mW的较低功耗。单边带相位噪声在10KHz频偏处为-104dBc/Hz.。     

实现SDH E1支路输出口全数字锁相环的新方法

提出了一种特殊的计数器,并基于此建立起新型的、具有极窄带宽的全数字锁相环电路,该电路用于SDH系统中E1支路信号时钟的恢复。通过建立相位传递数学模型,分析了该锁相环的性能指标。硬件实验验证了理论分析结论,实测所得的输出抖动满足ITU-T相关建议的要求。     

基于非线性数字控制锁相环三相系统频率测量方法

针对谐波的存在引起相位和频率的测量误差,提出了一种基于数字锁相环的三相系统频率测量方法.由于锁相环对相位的滤波作用,该方法通过锁相环输出相位进行频率测量,减小谐波和幅值变化对频率测量的影响.为提高宽频率范围内测量精度,利用反步法设计了自适应镇定控制器,保证了大频率变化的锁相环的收敛,同时得到频率的自适应率,因而具有较宽的频率、相位跟踪范围和相位的快速响应等特点.仿真分析结果表明,该算法精度高,计算量小,实现简单,具有一定的实用价值.     

基于Verilog的“加”、“扣”脉冲式数控振荡器设计

“加”、“扣”脉冲式数控振荡器（DCO）,主要应用于超前滞后型全数字锁相环。本文用Verilog的有限状态机设计“加”、“扣”脉冲式数控振荡器。根据输入信号的相位比本地估算信号相位超前或滞后的信息对本地信号进行“扣”或“加”脉冲,实现本地信号对输入信号的相位锁定。     

云闪定位系统中校正信号源设计

简要介绍了云闪探测系统的工作原理。为满足对系统中各通道幅相不一致性测试的需求,设计了一款精度高、稳定性好的信号源。该信号源以Altera公司FPGA芯片EPlC3T100为控制核心,以ADI公司DDS芯片AD9954为信号合成器。详细给出了信号源的硬件实现和高速逻辑控制电路设计,测试结果表明,该信号源性能良好,具有很好的应用和推广价值。     

高频信号相位控制信号获取方法的研究和实现

在现代自动控制领域,低频相位的实时控制系统不论在理论还是在实践上都已经很成熟,而在高频和射频领域,其相位的测量和实时控制信号的获取却是个问题;在对低频相位测量及控制信号获取方法的研究上,提出了该基于晶体管阵列的高频相位控制信号获取方法及其实现电路,该方法可以实现对高频信号相位及相位差的连续测量同时具有较高的精度和较好的工作速度;而且该电路将相差信号转化为直流电压,便于直接控制后续的移相电路.     

基于DDS技术AD9850的激励信号源设计

给出了一种基于直接数字频率合成(DDS)技术的涡流检测激励信号源的设计与实现方案。以单片机AT89S52为核心的控制芯片,采用AD9850型DDS芯片,外围配合滤波器、人机交互等模块,得到频率、相位可调的涡流传感器的激励信号源。该信号源系统具有频率分辨率高、稳定性好、频率可控等特点,可实现100Hz-40MHz范围内、步进值为1Hz的正弦信号的输出,电压峰-峰值达到10+0.4V。     

基于分数阶傅里叶变换的多项式相位信号参数估计

研究了一种基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的多项式相位信号快速估计方法,对于线性调频信号(LFM),即用信号延时相关解调的方法得到调频斜率的粗略估计,从而得到分数阶旋转角度的范围,简化为小范围的一维搜索问题。多项式相位信号的检测通过延时相关解调可转化为LFM信号的检测,再运用FRFT便可进行参数估计。理论分析与仿真结果表明该方法简单,估计性能好。     

基于时钟相位补偿的同步触发信号产生技术

触发信号时间抖动和延时调节分辨率是同步系统的重要参数,提出一种同步触发信号产生技术,通过测量基准触发信号与系统时钟信号间的相位差,对系统时钟相位进行补偿,减小同步触发信号与基准触发信号间的时间抖动,同时利用计数器结合可编程数字延时方案,提高同步触发信号延时调节分辨率,实现了20通道的同步触发信号输出。实验结果表明,输出的同步触发信号与输入的基准触发信号的时间抖动峰峰值小于500ps,延时调节分辨率达到250ps,满足需要精密时序控制的系统对同步触发信号的要求。     

硬标签插磁调频装置控制系统设计与试验

针对目前无源电子硬标签生产过程，传统硬标签谐振频率检测技术用于插磁调频控制存在的不足，设计用于插磁调频装置的控制系统。提出了基于电容补偿原理的单线圈敏感硬标签谐振频率传感技术，建模仿真分析基于此技术的信号幅值比和相位差变化特性，发现相位差值和极性都存在反转特性；以此为基础设计以MSP430F149单片机为控制中心，控制产生固定频率信号源，相位检测和相位极性判别电路；以相位变化为控制系统提供反馈信号，采用相位差值反转特性实现下压高低速切换，相位极性反转特性完成下压的控制决策，有效给出了一种不需扫频、不受互感系数时变特性影响的压磁调频控制系统。以生产58KHz“中榔头”硬标签进行测试，数据分析表明，此套控制系统高速运行在20mm/s，低速为5mm/s时，硬标签谐振频率控制误差在±75Hz内，方差为0.0006~0.0008KHz，运行稳定。     

三相PWM波形发生器SA866AE在交-交变频器中的应用

介绍了三相PWM专用芯片SA866AE的工作原理 ,并用该芯片研制出在交 -交变频器中应用的三相低频正弦波信号发生器装置。实验结果表明 ,以SA866AE为控制芯片的信号发生器装置结构简单、幅值和相位对称度好、参数调整方便、精确、性能可靠     

交通控制中展宽段设计与信号配时的优化

针对展宽段设计与信号配时之间互相影响和制约的问题,本文提出了优化配时依据和相位相序的解决方法.分析了展宽段设计与信号控制之间的内在联系;提出了交叉口无空间限制条件下展宽段的设计思想,既应满足信号控制需求又要保证排队车辆不发生溢出,且要尽量减少对对向出口道车辆通行的影响,基于此思想综合运用交通控制理论及交通流理论建立了展宽段长度的计算模型;当交叉口空间受限制时,针对直左车流间无相互干扰的情况,提出了以当量饱和流率作为信号配时依据的控制思路,而对于直左车流间存在相互干扰较严重的情况,提出了优化相位相序的控制策略,结合韦伯斯特理论建立了以延误最小为目标的非线性优化模型,并采用遗传算法求解相关参数.最后利用VISSIM仿真软件对提出的方法和模型进行了模拟验证.     

基于MSP430单片机计算法实现光栅细分

为实现光栅电子细分的目的,采用了单片机计算法。该方法是MSP430F149单片机实时对光栅的正弦和余弦两路莫尔条纹信号进行采集和计算,根据计算结果确定出信号的相位即细分点,进而得知光栅的位移量。本文应用单片机计算法完成光栅的64细分,并成功应用于自动化控制及检测科研项目中,达到了令人满意的效果,单片机计算法细分具有推广应用价值。     

数据驱动交通响应绿波协调信号控制

传统绿波协调信号控制是一种开环控制,无法根据交通需求的变化调整配时方案.为克服传统绿波协调控制的缺点,本文提出一种数据驱动交通响应绿波协调信号控制方法.首先,针对采用混合放行的路网,考虑到排队消散时间以及放行相序对优化结果的影响,给出一种适用于路网的混合放行最大绿波带优化模型;在此基础上,引进排队消散时间相符度指标、相序相符度指标和行驶速度相符度指标,实时评价、更新控制方案,实现非饱和情况下的数据驱动交通响应绿波协调信号控制.仿真研究表明,该控制方法能适应路网交通需求的变化,极大地提高了路网的通行能力.