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毕业设计开题报告 课题名称：电动汽车用永磁同步电机及其控制系统 一 、本课题设计的目的： 1、学习了解电动汽车的发展现状及未来的发展趋势。 2、学习电动汽车驱动系统的相关知识，掌握永磁同步电机的数学模型以及永磁同步电动机控制系统的主流控制策略。 3、深入学习电动汽车用永磁同步电机的控制原理、控制方法及运用仿真软件对控制过程进行仿真。 4、运用matlab/simulink软件建立一个初级的永磁同步电机的控制系统，包括硬件和软件部分并进行仿真实验。 二 、课题现状和发展趋势： 目前车用永磁电机的发展现状：（1）永磁同步电机驱动系统已形成了一定的研发和生产能力，开发了不同系列产品，可应用于各类电动汽车；产品部分技术指标接近国际先进水平，但总体水平与国外仍有一定差距；基本具备永磁同步电机集成化设计能力；多数公司仍处于小规模试制生产，少数公司已投资建立车用驱动电机系统专用生产线。 (2)电机控制器关键部件电机控制器用位置／转速传感器多为旋转变压器，目前基本采用进口产品，我国部分公司已具备旋转变压器的研发生产能力，但产品精度、可靠性与国外仍有差距。IGBT基本依赖进口，价格昂贵，国产车用IGBT尚处于研究阶段。 我国驱动电机及其控制器存在的主要问题：(1)电机原材料、控制器核心部件研发能力较弱，依赖进口，如硅钢片、电机高速轴承、位置／转速传感器、IGBT模块等。进口产品成本高，影响电机系统产业化。 (2)我国车用电机的机电集成水平与国外差距较大。控制器集成度较 低，体积、重量相对偏大。 (3)现阶段国家出台的电动汽车驱动电机系统标准较少，且不完善。如：不同类型电机系统采用同一检测标准，缺乏可靠性、耐久性评价方法等。 车用电机及控制系统的发展趋势如下：(1)电机本体永磁化：永磁电机具有高转矩密度、高功率密度、高效率、高可靠性等优点。我国具有世界最为丰富的稀土资源，因此高性能永磁电机是我国车用驱动电机的重要发展方向。 (2)电机控制数字化：专用芯片及数字信号处理器的出现，促进了电机控制器的数字化，提高了电机系统的控制精度，有效减小了系统体积。 (3)电机系统集成化：通过机电集成（电机与发动机集成或电机与变速箱集成）和控制器集成，有利于减小驱动系统的重量和体积，可有效降低系统制造成本。 三 、设计的重点与难点，拟采用的途径： （一）课题设计的重点难点是：1、学习分析车用永磁同步电机的优势；2、学习永磁同步电机的数学模型；3、根据永磁同步电机的数学模型分析最优控制策略；4、利用matlab/simulink建立控制系统并进行仿真试验。 （二）难点突破途径：1、查阅相关文献，对永磁同步电机进行系统的深入的学习与认识；2、学习matlab/simulink软件的使用，通过上机练习深入掌握。 四 、设计进度计划： 课题设计主要分为三个阶段： 第一阶段：1、复习永磁同步电机的相关知识，查阅资料学习永磁同步电机的优点；2、学习永磁同步电机的数学模型，总结其特点，可行的控制方法；3、根据其数学模型，研究不同控制策略的区别，并找出最优控制策略。 第二阶段：学习matlab/simulink软件的使用。 第三阶段：结合前期的学习，对简单的永磁同步电机控制系统的软件和硬件进行设计。
[摘 要]本文通过对永磁同步电机及其控制方法的研究设计出一利用数字信号处理器(DSP)为内核的电动汽车永磁同步电机控制器,并运用MATLAB/Simulink对搭建的永磁同步电机直接转矩控制系统进行仿真实验。实验结果表明该系统灵活性高,稳定性好,运行性能良好。 [关键词]电动汽车 永磁同步电机 直接转矩控制 DSP [中图分类号]TM341[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)02-0123-02 1 引言 电动汽车电机驱动系统应具有尽可能高的转矩密度、良好的转矩控制能力、高可靠性及在宽车速范围内的高效率。[1-2]永磁同步电机(PMSM)以其体积小、质量轻、效率高、调速范围广等优点尤其适台于电动汽车等转动系统。直接转矩控制方法具有原理简单,DSP软件算法简单,速度动态响应快,需要的传感器较少等优点。因此在电动汽车驱动控制系统中有着非常实用的价值。 2 永磁同步电机直接转矩控制原理 理论基础 PMSM DTC的理论基础是满足电机转矩和转矩角变化方向一致的条件下,保持电机磁链幅值不变,控制定转子磁链之间夹角即可控制电机转矩,通过快速改变转矩角以获得快速的转矩响应。 磁链的分区及开关电压矢量表的确定 永磁同步电机在静止坐标系的磁链模型: [3] 在空间矢量作用的时间间隔△t内,其综合矢量可描述为: 当输入电压为一非零矢量时且忽略定子电阻压降的影响,定子磁链将沿输入空间电压矢量的方向,以正比与输入电压的速度移动,为了保持磁链幅值恒定,可根据磁链偏差的大小及磁链的具体方向适当选取空间电压矢量达到控制磁链的目的。逆变器的六个运动矢量相差60度,通常将空间划分为六个区域,用表示(i=1～6)。不同区域采用不同的电压矢量来增大或减小磁链。转矩的增大或减少依靠的是对负载角δ角的控制,相应的也是采用不同的电压矢量来增大或减小δ角。基于以上分析,可以得出开关电压矢量表1。 永磁同步电机直接转矩控制系统的控制过程 对于逆变器输出的三相电流,,通过3/2变换得到,,由逆变器的开关状态以及直流电压之间的关系,可以得到,。由定子磁链模型得到磁链在αβ坐标系上的分量,,再由,计算出负载角度进而判断出磁链所在扇区。由,可以计算出磁链幅值。再通过磁链转矩误差信号结合磁链所在扇区以及开关电压矢量表,合理选择开关矢量以确定逆变器的开关状态。 3 控制系统设计 Freescale公司的DSP56F807 很适合于电机控制, 结合了DSP的数据运算快和单片机控制能力强的特点,所以我们以电压空间矢量PWM控制为核心,利用其对控制系统进行了总体设计。这里对给定信号输入模块进行说明: 档位输入 行车操作需要的六个档位采用开关控制DSP的I/O口来模拟,六个I/O口通过或门连接到DSP的外部中断引脚,当档位变换时触发中断,在中断程序中通过查询I/O口的状态,确定输入的档位,从而进行相应的操作。 油门输入 行车中驾驶员通过油门变化来控制发动机输出转矩的改变,从而实现车辆的启动,加速等动作。这里采用旋转电位器分压模拟给定转矩输入。 另外PWM中断响应模块包括A/D转换,定子磁链计算,转速估计以及转矩计算及PWM实现等子程序。在中断模块中最为关键的是PWM的实现。[4] 4 实验仿真与结果分析(图1) 用MATLAB/Simulink对搭建的永磁同步电机直接转矩控制系统进行仿真实验,仿真所用电动机参数为:额定功率=800W,=,额定相电流=,磁极对数P=4,转动惯量J=。仿真参数:死区时间Td=5,采样时间100。电流输出波形f=33Hz。速度响应曲线如图2。 由实验仿真结果可以看出该控制方法具有原理简单,速度动态响应快,需要的传感器较少的优点。良好的动态性能对于提高电动汽车的动力性是十分必要的,总体来说,基于DSP56F807的永磁同步电机直接转矩控制系统基本满足了电动汽车的驱动要求。 [参考文献] [1] Kashima present condition and the future of EV sharing in Japan. IEEE Vehicle Electronics Conference,2001,9-149. [2] Chan C state of the art of electric and hybrid of (2):247-275. [3] 李夙.异步电动机直接转矩控制[M].北京:机械工业出版社,1994. [4] 阮虎.基于DSP的永磁同步电机控制系统研究.硕士学位论文.武汉理工大学,. 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文
[摘 要]本文通过对永磁同步电机及其控制方法的研究设计出一利用数字信号处理器(DSP)为内核的电动汽车永磁同步电机控制器,并运用MATLAB/Simulink对搭建的永磁同步电机直接转矩控制系统进行仿真实验。实验结果表明该系统灵活性高,稳定性好,运行性能良好。 [关键词]电动汽车 永磁同步电机 直接转矩控制 DSP [中图分类号]TM341[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)02-0123-02 1 引言 电动汽车电机驱动系统应具有尽可能高的转矩密度、良好的转矩控制能力、高可靠性及在宽车速范围内的高效率。[1-2]永磁同步电机(PMSM)以其体积小、质量轻、效率高、调速范围广等优点尤其适台于电动汽车等转动系统。直接转矩控制方法具有原理简单,DSP软件算法简单,速度动态响应快,需要的传感器较少等优点。因此在电动汽车驱动控制系统中有着非常实用的价值。 2 永磁同步电机直接转矩控制原理 理论基础 PMSM DTC的理论基础是满足电机转矩和转矩角变化方向一致的条件下,保持电机磁链幅值不变,控制定转子磁链之间夹角即可控制电机转矩,通过快速改变转矩角以获得快速的转矩响应。 磁链的分区及开关电压矢量表的确定 永磁同步电机在静止坐标系的磁链模型: [3] 在空间矢量作用的时间间隔△t内,其综合矢量可描述为: 当输入电压为一非零矢量时且忽略定子电阻压降的影响,定子磁链将沿输入空间电压矢量的方向,以正比与输入电压的速度移动,为了保持磁链幅值恒定,可根据磁链偏差的大小及磁链的具体方向适当选取空间电压矢量达到控制磁链的目的。逆变器的六个运动矢量相差60度,通常将空间划分为六个区域,用表示(i=1～6)。不同区域采用不同的电压矢量来增大或减小磁链。转矩的增大或减少依靠的是对负载角δ角的控制,相应的也是采用不同的电压矢量来增大或减小δ角。基于以上分析,可以得出开关电压矢量表1。 永磁同步电机直接转矩控制系统的控制过程 对于逆变器输出的三相电流,,通过3/2变换得到,,由逆变器的开关状态以及直流电压之间的关系,可以得到,。由定子磁链模型得到磁链在αβ坐标系上的分量,,再由,计算出负载角度进而判断出磁链所在扇区。由,可以计算出磁链幅值。再通过磁链转矩误差信号结合磁链所在扇区以及开关电压矢量表,合理选择开关矢量以确定逆变器的开关状态。 3 控制系统设计 Freescale公司的DSP56F807 很适合于电机控制, 结合了DSP的数据运算快和单片机控制能力强的特点,所以我们以电压空间矢量PWM控制为核心,利用其对控制系统进行了总体设计。这里对给定信号输入模块进行说明: 档位输入 行车操作需要的六个档位采用开关控制DSP的I/O口来模拟,六个I/O口通过或门连接到DSP的外部中断引脚,当档位变换时触发中断,在中断程序中通过查询I/O口的状态,确定输入的档位,从而进行相应的操作。 油门输入 行车中驾驶员通过油门变化来控制发动机输出转矩的改变,从而实现车辆的启动,加速等动作。这里采用旋转电位器分压模拟给定转矩输入。 另外PWM中断响应模块包括A/D转换,定子磁链计算,转速估计以及转矩计算及PWM实现等子程序。在中断模块中最为关键的是PWM的实现。[4] 4 实验仿真与结果分析(图1) 用MATLAB/Simulink对搭建的永磁同步电机直接转矩控制系统进行仿真实验,仿真所用电动机参数为:额定功率=800W,=,额定相电流=,磁极对数P=4,转动惯量J=。仿真参数:死区时间Td=5,采样时间100。电流输出波形f=33Hz。速度响应曲线如图2。 由实验仿真结果可以看出该控制方法具有原理简单,速度动态响应快,需要的传感器较少的优点。良好的动态性能对于提高电动汽车的动力性是十分必要的,总体来说,基于DSP56F807的永磁同步电机直接转矩控制系统基本满足了电动汽车的驱动要求。 [参考文献] [1] Kashima present condition and the future of EV sharing in Japan. IEEE Vehicle Electronics Conference,2001,9-149. [2] Chan C state of the art of electric and hybrid of (2):247-275. [3] 李夙.异步电动机直接转矩控制[M].北京:机械工业出版社,1994. [4] 阮虎.基于DSP的永磁同步电机控制系统研究.硕士学位论文.武汉理工大学,. 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文
1、 高压软开关充电电源硬件设计2、 自动售货机控制系统的设计3、 PLC控制电磁阀耐久试验系统设计4、 永磁同步电动机矢量控制系统的仿真研究5、 PLC在热交换控制系统设计中的应用6、 颗粒包装机的PLC控制设计7、 输油泵站机泵控制系统设计8、 基于单片机的万年历硬件设计 9、 550KV GIS中隔离开关操作产生的过电压计算10、 时滞网络化控制系统鲁棒控制器设计11、 多路压力变送器采集系统设计12、 直流电机双闭环系统硬件设计 13、 漏磁无损检测磁路优化设计14、 光伏逆变电源设计15、 胶布烘干温度控制系统的设计16、 基于MATLAB的数字滤波器设计与仿真17、 电镀生产线中PLC的应用18、 万年历的程序设计19、 变压器设计20、 步进电机运动控制系统的硬件设计21、 比例电磁阀驱动性能比较22、 220kv变电站设计23、 600A测量级电流互感器设计24、 自动售货机控制中PLC的应用25、 足球机器人比赛决策子系统与运动轨迹的研究26、 厂区35kV变电所设计27、 基于给定指标的电机设计28、 电梯控制中PLC的应用29、 常用变压器的结构及性能设计30、 六自由度机械臂控制系统软件开发31 输油泵站热媒炉PLC控制系统设计32 步进电机驱动控制系统软件设计33 足球机器人的视觉系统与色标分析的研究34 自来水厂PLC工控系统控制站设计35 永磁直流电动机磁场分析36 永磁同步电动机磁场分析37 应用EWB的电子表电路设计与仿真38 电路与电子技术基础》之模拟电子篇CAI课件的设计39 逻辑无环流直流可逆调速系统的仿真研究40 机器人足球比赛图像采集与目标识别的研究41 自来水厂plc工控系统操作站设计42 PLC结合变频器在风机节能上的应用43 交流电动机调速系统接口电路的设计44 直流电动机可逆调速系统设计45 西门子S7-300PLC在二氧化碳变压吸附中的应用46 DMC控制器设计47 电力电子电路的仿真48 图像处理技术在足球机器人系统中的应用49 管道缺陷长度对漏磁场分布影响的研究 50 生化过程优化控制方案设计51 交流电动机磁场定向控制系统设计52 开关电磁阀流量控制系统的硬件设计53 比例电磁阀的驱动电源设计54 交流电动机SVPWM控制系统设计55 PLC在恒压供水控制中的应用56 西门子S7-200系列PLC在搅拌器控制中的应用57 基于侧抑制增强图像处理方法的研究58 西门子s7-300系列plc在工业加热炉控制中的应用59 西门子s7-200系列plc在电梯控制中的应用60 PLC在恒压供水控制中的应用61 磁悬浮系统的常规控制方法研究62 建筑公司施工进度管理系统设计63 网络销售数据库系统设计64 生产过程设备信息管理系统的设计与实现
毕业设计开题报告 课题名称：电动汽车用永磁同步电机及其控制系统 一 、本课题设计的目的： 1、学习了解电动汽车的发展现状及未来的发展趋势。 2、学习电动汽车驱动系统的相关知识，掌握永磁同步电机的数学模型以及永磁同步电动机控制系统的主流控制策略。 3、深入学习电动汽车用永磁同步电机的控制原理、控制方法及运用仿真软件对控制过程进行仿真。 4、运用matlab/simulink软件建立一个初级的永磁同步电机的控制系统，包括硬件和软件部分并进行仿真实验。 二 、课题现状和发展趋势： 目前车用永磁电机的发展现状：（1）永磁同步电机驱动系统已形成了一定的研发和生产能力，开发了不同系列产品，可应用于各类电动汽车；产品部分技术指标接近国际先进水平，但总体水平与国外仍有一定差距；基本具备永磁同步电机集成化设计能力；多数公司仍处于小规模试制生产，少数公司已投资建立车用驱动电机系统专用生产线。 (2)电机控制器关键部件电机控制器用位置／转速传感器多为旋转变压器，目前基本采用进口产品，我国部分公司已具备旋转变压器的研发生产能力，但产品精度、可靠性与国外仍有差距。IGBT基本依赖进口，价格昂贵，国产车用IGBT尚处于研究阶段。 我国驱动电机及其控制器存在的主要问题：(1)电机原材料、控制器核心部件研发能力较弱，依赖进口，如硅钢片、电机高速轴承、位置／转速传感器、IGBT模块等。进口产品成本高，影响电机系统产业化。 (2)我国车用电机的机电集成水平与国外差距较大。控制器集成度较 低，体积、重量相对偏大。 (3)现阶段国家出台的电动汽车驱动电机系统标准较少，且不完善。如：不同类型电机系统采用同一检测标准，缺乏可靠性、耐久性评价方法等。 车用电机及控制系统的发展趋势如下：(1)电机本体永磁化：永磁电机具有高转矩密度、高功率密度、高效率、高可靠性等优点。我国具有世界最为丰富的稀土资源，因此高性能永磁电机是我国车用驱动电机的重要发展方向。 (2)电机控制数字化：专用芯片及数字信号处理器的出现，促进了电机控制器的数字化，提高了电机系统的控制精度，有效减小了系统体积。 (3)电机系统集成化：通过机电集成（电机与发动机集成或电机与变速箱集成）和控制器集成，有利于减小驱动系统的重量和体积，可有效降低系统制造成本。 三 、设计的重点与难点，拟采用的途径： （一）课题设计的重点难点是：1、学习分析车用永磁同步电机的优势；2、学习永磁同步电机的数学模型；3、根据永磁同步电机的数学模型分析最优控制策略；4、利用matlab/simulink建立控制系统并进行仿真试验。 （二）难点突破途径：1、查阅相关文献，对永磁同步电机进行系统的深入的学习与认识；2、学习matlab/simulink软件的使用，通过上机练习深入掌握。 四 、设计进度计划： 课题设计主要分为三个阶段： 第一阶段：1、复习永磁同步电机的相关知识，查阅资料学习永磁同步电机的优点；2、学习永磁同步电机的数学模型，总结其特点，可行的控制方法；3、根据其数学模型，研究不同控制策略的区别，并找出最优控制策略。 第二阶段：学习matlab/simulink软件的使用。 第三阶段：结合前期的学习，对简单的永磁同步电机控制系统的软件和硬件进行设计。
1:我是被迫的2:让我毕业3:第一章第一节第二节第三节....4:第二节挨着第一节,第三节挨着第二节...
1、 高压软开关充电电源硬件设计2、 自动售货机控制系统的设计3、 PLC控制电磁阀耐久试验系统设计4、 永磁同步电动机矢量控制系统的仿真研究5、 PLC在热交换控制系统设计中的应用6、 颗粒包装机的PLC控制设计7、 输油泵站机泵控制系统设计8、 基于单片机的万年历硬件设计 9、 550KV GIS中隔离开关操作产生的过电压计算10、 时滞网络化控制系统鲁棒控制器设计11、 多路压力变送器采集系统设计12、 直流电机双闭环系统硬件设计 13、 漏磁无损检测磁路优化设计14、 光伏逆变电源设计15、 胶布烘干温度控制系统的设计16、 基于MATLAB的数字滤波器设计与仿真17、 电镀生产线中PLC的应用18、 万年历的程序设计19、 变压器设计20、 步进电机运动控制系统的硬件设计21、 比例电磁阀驱动性能比较22、 220kv变电站设计23、 600A测量级电流互感器设计24、 自动售货机控制中PLC的应用25、 足球机器人比赛决策子系统与运动轨迹的研究26、 厂区35kV变电所设计27、 基于给定指标的电机设计28、 电梯控制中PLC的应用29、 常用变压器的结构及性能设计30、 六自由度机械臂控制系统软件开发31 输油泵站热媒炉PLC控制系统设计32 步进电机驱动控制系统软件设计33 足球机器人的视觉系统与色标分析的研究34 自来水厂PLC工控系统控制站设计35 永磁直流电动机磁场分析36 永磁同步电动机磁场分析37 应用EWB的电子表电路设计与仿真38 电路与电子技术基础》之模拟电子篇CAI课件的设计39 逻辑无环流直流可逆调速系统的仿真研究40 机器人足球比赛图像采集与目标识别的研究41 自来水厂plc工控系统操作站设计42 PLC结合变频器在风机节能上的应用43 交流电动机调速系统接口电路的设计44 直流电动机可逆调速系统设计45 西门子S7-300PLC在二氧化碳变压吸附中的应用46 DMC控制器设计47 电力电子电路的仿真48 图像处理技术在足球机器人系统中的应用49 管道缺陷长度对漏磁场分布影响的研究 50 生化过程优化控制方案设计51 交流电动机磁场定向控制系统设计52 开关电磁阀流量控制系统的硬件设计53 比例电磁阀的驱动电源设计54 交流电动机SVPWM控制系统设计55 PLC在恒压供水控制中的应用56 西门子S7-200系列PLC在搅拌器控制中的应用57 基于侧抑制增强图像处理方法的研究58 西门子s7-300系列plc在工业加热炉控制中的应用59 西门子s7-200系列plc在电梯控制中的应用60 PLC在恒压供水控制中的应用61 磁悬浮系统的常规控制方法研究62 建筑公司施工进度管理系统设计63 网络销售数据库系统设计64 生产过程设备信息管理系统的设计与实现
无位置传感器无刷直流电机位置检测技术1.定子电感法 2.速度无关函数法 3.反电势法 4.基波电势换向法 5.状态观测器法 各有优劣，其中反电势法 是迄今最成熟、最有效、也是最常用的。
[摘 要]本文通过对永磁同步电机及其控制方法的研究设计出一利用数字信号处理器(DSP)为内核的电动汽车永磁同步电机控制器,并运用MATLAB/Simulink对搭建的永磁同步电机直接转矩控制系统进行仿真实验。实验结果表明该系统灵活性高,稳定性好,运行性能良好。 [关键词]电动汽车 永磁同步电机 直接转矩控制 DSP [中图分类号]TM341[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)02-0123-02 1 引言 电动汽车电机驱动系统应具有尽可能高的转矩密度、良好的转矩控制能力、高可靠性及在宽车速范围内的高效率。[1-2]永磁同步电机(PMSM)以其体积小、质量轻、效率高、调速范围广等优点尤其适台于电动汽车等转动系统。直接转矩控制方法具有原理简单,DSP软件算法简单,速度动态响应快,需要的传感器较少等优点。因此在电动汽车驱动控制系统中有着非常实用的价值。 2 永磁同步电机直接转矩控制原理 理论基础 PMSM DTC的理论基础是满足电机转矩和转矩角变化方向一致的条件下,保持电机磁链幅值不变,控制定转子磁链之间夹角即可控制电机转矩,通过快速改变转矩角以获得快速的转矩响应。 磁链的分区及开关电压矢量表的确定 永磁同步电机在静止坐标系的磁链模型: [3] 在空间矢量作用的时间间隔△t内,其综合矢量可描述为: 当输入电压为一非零矢量时且忽略定子电阻压降的影响,定子磁链将沿输入空间电压矢量的方向,以正比与输入电压的速度移动,为了保持磁链幅值恒定,可根据磁链偏差的大小及磁链的具体方向适当选取空间电压矢量达到控制磁链的目的。逆变器的六个运动矢量相差60度,通常将空间划分为六个区域,用表示(i=1～6)。不同区域采用不同的电压矢量来增大或减小磁链。转矩的增大或减少依靠的是对负载角δ角的控制,相应的也是采用不同的电压矢量来增大或减小δ角。基于以上分析,可以得出开关电压矢量表1。 永磁同步电机直接转矩控制系统的控制过程 对于逆变器输出的三相电流,,通过3/2变换得到,,由逆变器的开关状态以及直流电压之间的关系,可以得到,。由定子磁链模型得到磁链在αβ坐标系上的分量,,再由,计算出负载角度进而判断出磁链所在扇区。由,可以计算出磁链幅值。再通过磁链转矩误差信号结合磁链所在扇区以及开关电压矢量表,合理选择开关矢量以确定逆变器的开关状态。 3 控制系统设计 Freescale公司的DSP56F807 很适合于电机控制, 结合了DSP的数据运算快和单片机控制能力强的特点,所以我们以电压空间矢量PWM控制为核心,利用其对控制系统进行了总体设计。这里对给定信号输入模块进行说明: 档位输入 行车操作需要的六个档位采用开关控制DSP的I/O口来模拟,六个I/O口通过或门连接到DSP的外部中断引脚,当档位变换时触发中断,在中断程序中通过查询I/O口的状态,确定输入的档位,从而进行相应的操作。 油门输入 行车中驾驶员通过油门变化来控制发动机输出转矩的改变,从而实现车辆的启动,加速等动作。这里采用旋转电位器分压模拟给定转矩输入。 另外PWM中断响应模块包括A/D转换,定子磁链计算,转速估计以及转矩计算及PWM实现等子程序。在中断模块中最为关键的是PWM的实现。[4] 4 实验仿真与结果分析(图1) 用MATLAB/Simulink对搭建的永磁同步电机直接转矩控制系统进行仿真实验,仿真所用电动机参数为:额定功率=800W,=,额定相电流=,磁极对数P=4,转动惯量J=。仿真参数:死区时间Td=5,采样时间100。电流输出波形f=33Hz。速度响应曲线如图2。 由实验仿真结果可以看出该控制方法具有原理简单,速度动态响应快,需要的传感器较少的优点。良好的动态性能对于提高电动汽车的动力性是十分必要的,总体来说,基于DSP56F807的永磁同步电机直接转矩控制系统基本满足了电动汽车的驱动要求。 [参考文献] [1] Kashima present condition and the future of EV sharing in Japan. IEEE Vehicle Electronics Conference,2001,9-149. [2] Chan C state of the art of electric and hybrid of (2):247-275. [3] 李夙.异步电动机直接转矩控制[M].北京:机械工业出版社,1994. [4] 阮虎.基于DSP的永磁同步电机控制系统研究.硕士学位论文.武汉理工大学,. 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文
这个第二问，提问者最想得到的答案，大概还不只是：电机转子的励磁电流大小，对发电机电动势的无功功率和有功功率大小的影响吧。我看，他最想知道的是发电机励磁电流对同步发电机有功和无功功率的带功问题。要这样，就不能绕过“发电机励磁原理”。其实能提“2。分析励磁电流对同步发电机有功和无功功率的影响。”这个问题，那“发电机励磁原理”就不成问题。既然这样，那我们就直接讨论"励磁电流对同步发电机有功和无功功率的"带功影响了。根据“发电机励磁原理”，我们不难了解发电机励磁的作用，从而得出：“发电机励磁系统越稳定，它的带功能力就越强，也就说越好；越不稳定，带功能力就越差。”所以说，发电机励磁电流对同步发电机有功和无功功率的影响是非常大，也是发电机系统运行时，必须注意的环节。
基于神经网络逆系统的磁悬浮开关磁阻电动机的解耦控制 隐极同步电动机转矩可控性与解偶性分析 基于BUCK变换器的无刷直流电机转矩脉动抑制方法 基于NIOS软核处理器的直流无刷电机控制系统设计 感应电机的无速度传感器逆解耦控制 交_交变频多相同步电动机调速系统谐波转矩分析 一种新型两相感应电动机变频调速SPWM控制技术 一种利于开关磁阻电机降噪的新散热筋结构 基于瞬时无功功率理论对异步电机控制方法的改进 交流永磁同步电机伺服系统的变结构控制 直接平均转矩控制的磁链控制改进 TRT同步发电机无刷励磁系统的设计研究 笼型转子无刷双馈电机的电磁分析和等效电路 永磁式双凸极电机角度提前控制方式 带整流负载同步发电机的Saber建模及仿真 无轴承异步电机的单DSP控制 基于模糊与自校正技术的超声电机伺服控制 基于RBF神经网络的开关磁阻电机单神经元PID控制 精密工作台直线电机推力波动补偿研究 双绕组交直流发电机参数的局部辨识 混合动力汽车中开关磁阻电动_发电机纯硬件控制器的研究 基于换相过程分析的无刷直流电动机机械特性的研究 基于模糊模型无位置传感器开关磁阻电机的位置检测 气隙对双凸极电励磁发电机特性的影响分析 基于Park矢量模信号小波分解的感应电机轴承故障诊断方法 基于等效电感方法的电磁式双凸极电机系统简化控制模型 异步电机矢量控制中扩展卡尔曼滤波器的优化研究 两相异步电机的动态特性仿真 三相绕组Y接法单相电容电动机瞬态过程仿真研究 一种基于占空比控制技术的异步电机直接转矩控制方案 基于极弧系数选择的实心转子永磁同步电动机齿槽转矩削弱方法研究 无刷双馈电机基于同步角的矢量解耦控制 基于电压解耦原理的感应电机无速度传感器矢量控制 基于离散趋近律控制的直流电机速度控制系统 神经网络和模糊算法相结合的永磁同步电机的鲁棒控制 无轴承永磁同步电机控制系统设计与仿真 基于正交神经网络的无刷直流电机控制器设计 模糊自适应PI控制永磁同步电机交流伺服系统 三相异步电机的DSP矢量控制系统 新型横向磁通永磁电机研究 运用比较法浅析异步电动机运行状态 基于CMEXS_函数永磁同步电机控制系统仿真建模研究 复合笼条转子感应电动机不同转子材料特性对起动性能的影响 无刷直流电机PWM调制方式的优化研究 无位置传感器的方波驱动无刷直流电机控制系统 基于PIC单片机的二维步进电机控制系统 交流变频调速电机设计与应用 一种基于单片机的步进电机控制驱动器 直线电机系统的开发研究与应用 DSP在短行程直线电机精密位置控制中的应用研究 单片机在交流电动机软启动中的应用 数控直线电机进给定位误差补偿技术研究 异步电动机变频调速再启动方法的研究 多相异步电机谐波电流与谐波磁势的对应关系 新型无刷直流直线电机系统的总体设计 交流复励电动机的工作特性 无速度传感器异步电机按定子磁链定向的矢量控制系统 直流伺服电动机模糊控制器的设计与仿真 一种感应电机直接转矩控制磁链观测的改进方法 RTDS中同步电机模型特性研究 基于多模型自适应控制器的感应电机变频调速系统 基于矢量控制IM实时控制的dSPACE实现 基于专用集成芯片的无刷直流电机控制器 开关磁阻电机模糊PID控制系统研究 浅析直流变频电机用电磁线的开发 双处理器实现无位置传感器开关磁阻电机控制 无速度传感器永磁同步电机直接转矩控制系统 基于编码器插值技术的光衰减器电机定位系统 无刷直流电机无位置传感器的检测方法 低压异步电机重绕修理中的绝缘结构问题 基于SIMULINK的永磁无刷直流电动机及控制系统的建模与仿真 交流单相感应电动机非对称空间矢量变频调速的研究 应用PTC和ZnO实现同步发电机快速灭磁 阻尼绕组对直接转矩控制同步电机动态行为的影响 复合型超声马达纵向振动建模 基于限流变压器的高压异步电机软起动控制器 一种新型四相SR电机功率变换器的分析与设计 PLC在三相异步电动机控制中的应用 基于DSP的混合式步进电机直接转矩控制研究 无刷直流电机神经网络内模自适应控制器设计 磁场定向不准对感应电动机系统性能影响的分析 无刷直流电机广角波控制方法的研究 单个逆变器驱动两台并联感应电机的无速度传感器矢量控制方法 感应电动机交_交变频调速系统的双内模控制研究 基于神经网络的开关磁阻电机无位置传感器控制 开关型磁阻电动机固有频率解析计算 三自由度球形电机位置测量研究 双凸极永磁电机的控制模式 PLC对步进电动机改变转速控制的实验 MRAS异步电机无速度传感器矢量控制低速性能的改善 基于MRAS的异步电机转子时间常数实时辨识 基于DSP的无刷直流电机锁相稳速系统 基于DSP控制的小功率异步电机变频调速系统 基于耦合场的大型同步发电机定子温度场的数值计算 基于光电传感器编码的永磁球形步进电机运动控制 新型内嵌式SMA电机的非线性模型 液体媒质超声波电机运行特性的实验研究与分析 集中绕组永磁无刷直流电机电枢反应及绕组电感的解析计算 永磁同步电动机直接转矩控制的弱磁运行分析 永磁直线同步电机推力波动优化及实验研究 基于恒定开关频率空间矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制
1、电压的调节自动调节励磁系统可以看成为一个以电压为被调量的负反馈控制系统。无功负荷电流是造成发电机端电压下降的主要原因，当励磁电流不变时，发电机的端电压将随无功电流的增大而降低。但是为了满足用户对电能质量的要求，发电机的端电压应基本保持不变，实现这一要求的办法是随无功电流的变化调节发电机的励磁电流。2、无功功率的调节：发电机与系统并联运行时，可以认为是与无限大容量电源的母线运行，要改变发电机励磁电流，感应电势和定子电流也跟着变化，此时发电机的无功电流也跟着变化。当发电机与无限大容量系统并联运行时，为了改变发电机的无功功率，必须调节发电机的励磁电流。此时改变的发电机励磁电流并不是通常所说的“调压”，而是只是改变了送入系统的无功功率。3、无功负荷的分配：并联运行的发电机根据各自的额定容量，按比例进行无功电流的分配。大容量发电机应负担较多无功负荷，而容量较小的则负提供较少的无功负荷。为了实现无功负荷能自动分配，可以通过自动高压调节的励磁装置，改变发电机励磁电流维持其端电压不变，还可对发电机电压调节特性的倾斜度进行调整，以实现并联运行发电机无功负荷的合理分配。
雷清泉( -) 绝缘技术专家。出生于四川南充地区(今南充市)。1962年毕业于西安交通大学，曾 雷清泉院士任哈尔滨电工学院教授。现任哈尔滨理工大学教授、博导，中国电工技术学会工程电介质专业委员会委员、副主任。 先后主持完成了国家"九五"重点科技攻关项目1项、国家自然科学基金项目3项、其它科研课题12项，目前主持国家自然科学基金重点项目1项。在利用热激电流技术研究绝缘高聚物中的电子运动规律、评定其耐电老化特性和指导材料的改性等方面取得了多项创新性成果，且达到了国内领先及国际先进水平。发明了共缩聚制备新型省醌黑高聚物粉末材料的新方法，发现了新的导电规律，制成了原始创新的压力温度双参数传感器，解决了国际上半导电高分子粉末材料在传感器领域长期未获应用的多项技术难题，成为此领域的开拓者，为推进其技术进步作出了重大贡献。新型传感器与大庆的采油电泵机组配套，取得了很好的经济效益。 获2001年国家技术发明奖二等奖一项及发明专利一项，省部级科技进步奖一、二等奖各一项(1998，2002)。发表论文64篇，35篇次收入三大检索，其中SCI-10篇次，EI-18篇次；专译著6本。培养博士生8名，硕士生26名。 2003年当选为中国工程院院士。 唐任远（）。电气工程专家。上海市人。1952年毕业于交通大学。现任沈阳工业大学研究所所长、教授、国家稀土永磁电机工程技术研究中心主任。 创建稀土永磁电机理论研究体系和开发技术,在防失磁和永磁磁路设计等关键技术上有重大突破。在实践中取得重大成果：研制成我国首台稀土永磁电机；与工厂联合开发出当时世界容量最大60～160kVA稀土永磁副励磁机，近期主持研制成1120kW异步起动稀土永磁同步电动机等12种稀土永磁电动机，经鉴定为国际水平。积极推动我国稀土资源开发应用。提出三维电磁场新算法，解决变压器局部过热和抗短路能力等重大技术关键。获国家科技进步二、三等奖和省部级一、二等奖共10项。专、译著9部,论文230余篇,被引用261次。培养博士生25名和硕士生65名。热爱祖国,学风正派,甘为人梯。获国家和省市表彰30余次。 近期出色完成国家“863”计划重大项目，主持研制成当前世界上容量最大的1120kW异步起动高效永磁同步电动机等6种稀土永磁电动机，经鉴定为国际水平；积极推动我国稀土资源开发应用，是我国稀土永磁电机领域奠基者和开拓者之一；开创三维电磁场T-Ω分域解法、T-Ψ-Φm法和T-To-Ω场路耦合法，解决变压器局部过热和抗短路能力等重大技术关键，列入国家重点推广计划，用于九家企业和国产最大的720MVA等多台巨型变压器; 在交流励磁变速发电机理论与设计和失步振荡影响等研究方面取得重大社会、经济效益.
于濂清，中国石油大学教授，博士，男，内蒙古海拉尔人。毕业于浙江大学材料系，获学士学位；毕业于浙江大学材料系，获博士学位；2009年晋升副教授职称，－至今 中国石油大学理学院材料物理系从事教学科研工作。承担本专业必修课《材料物理性能》、《学科前沿知识专题讲座》以及材料化学专业的《材料物理性能》课程的教学工作。主持国家自然科学基金课题、山东省自然科学基金、青岛市科技计划、高校科研专项各1项，校基金项目1项。作为主要贡献者参与完成国家、省部级科研项目3项。其中“高性能烧结稀土永磁材料制备和性能研究”项目获得2006浙江省科技厅科技进步奖一等奖，“小汽车EMS燃油管总成的国产化研制”项目获得2003浙江省科技厅科技进步奖二等奖。在高性能稀土永磁、烧结钕铁硼NdFeB、粘结钕铁硼领域申请国家发明专利17余项，授权14项，企业应用效果显著。发表学术论文30余篇，其中论文被SCI收录20余篇， 被EI收录5篇，分别发表在“J. Magn. Magn. Mater”、“Physica B”等杂志。
教育经历：2002年-2007年，浙江大学，材料系，博士 1998年-2002年，浙江大学，材料系，学士，保送直博 工作经历： 2015年-今， 中国石油大学（华东），教授， 博导2009年-2015年，中国石油大学（华东），副教授 2007年-2009年，中国石油大学（华东），讲师 2013年-2014年，耶鲁大学，化工系，访问学者 2010年-2011年，北京大学，材料系，访问学者研究领域：1、纳米磁性材料&光催化材料a）光化学能转化，制备单分散纳米氧化铁及表面改性，研究光电催化、光降解；二氧化钛石墨烯复合光催化提高对可见光的利用效率、高效太阳能电池等。使用一锅法制备出硫/RGO复合物，发现了纳米硫的量子尺寸效应，纳米硫与RGO之间的C-S/C=S化学键合，复合物具有优异的光电化学和降解染料性能。 b） 稀土永磁纳米双相交换耦合作用对减少稀土用量、提高稀土永磁磁性材料性能有重要意义。研究人员通过化学热分解法将纳米材料分别组装、控制纳米尺度、分散、比例等方案，将软、硬磁性相精密控制，实现可控纳米级交换耦合。该研究方案与传统粉末冶金工艺（快淬法、HDDR法）相比具有明显优势。该研究结果对深入研究强磁性起源、纳米交换耦合作用有重要意义。 2、高性能稀土永磁材料制备研究 主要研究合金成分对烧结NdFeB永磁材料微结构、磁性能的影响，解决国内不能生产高磁能积磁体N52（最大磁能积(BH)m达到52MGOe）的重大问题，揭示了该磁体的成分特点和制备工艺参数。同时研究了速凝及脱氢制备工艺对材料显微组织、磁性能、力学性能的影响。 3、高工作温度磁性催化剂研究 苯选择加氢法制环己烯原料充足、经济效益高、无废弃物污染。但是，由于环己烯是苯加氢的中间产物，很容易继续加氢生成环己烷。因此，为提高环己烯的选择性，开发适合的催化剂和催化手段是苯选择加氢的关键。
数控机床旋转进给系统的状态空间模型及性能分析摘要：高性能多坐标数控机床的摆头、转台等旋转进给系统多采用永磁同步伺服电机进行直接驱动，其控制问题较常规进给系统更为复杂。因此建立更为科学的适用于直接驱动的永磁同步电机的数学模型对提高旋转进给系统的控制水平具有重要意义。本文提出在矢量控制的基础上建立直接驱动用永磁同步电机的状态空间模型的方法，并运用现代控制理论对系统的能控性、可观测性及稳定性等进行分析和计算以及对系统进行极点配置，并用Simulink进行了系统仿真，为数控机床旋转进给伺服系统的设计和分析提供了理论基础和分析方法。关键词：旋转进给；直接驱动；永磁同步电机；中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2007)08-0040-05State space model and performance analysis of numerical controlmachine rotary feed systemZHANG Ao, ZHOU Kai(Department of Precision Instrument and Mechanics,Tsinghua University,Beijing 100084,China)Abstract: Rotary feed system such as pendulum head and revolving table of high-powered multicoordinatesnumerical control machine adopts PMSM to drive directly. It's more complex tocontrol than the conventional feed system. So it's significative to set up mathematic modelof PMSM which is applicable for the direct drive more scientifically in order to improve thecontrol level of rotary feed system. Thus a modeling of PMSM method for state spaceequation modeling of PMSM based on vector control is proposed. The controllability,observability, stability and Pole assignment are analysed by modern control theory. And thesystem emulation is finished by Simulink. This method offers theoretical basic and analyticalmethod for rotary feed servo system designing of numerical control words: rotary feed; direct drive; PMSM; state space equation0 前言高性能数控机床的旋转进给伺服系统，特别是直接驱动伺服系统（即取消了从电动机到执行机构或负载之间的一切机械中间传动环节，把传动链的长度缩短为零。）广泛使用永磁同步电机(permanentmagnet synchronous motor, PMSM)作为控制对象。其优点是结构简单，运行可靠，通过在结构上采取措施，如采用高剩磁感应、高矫顽力和稀土类磁铁等，可比直流电动机的外形尺寸约减少1/2，重量轻60%，转子惯量可减小到直流电动机的1/5 。[2]还应该看到，传统驱动系统由于传动环节的存在，控制环节的受力较小，系统对扰动的敏感度相对较低，而直接驱动伺服系统，负载与控制环节之间几乎是直接相联，没有传动链的缓冲，因此控制环节受力较大，对扰动比较敏感，这可能会对系统的动态性能造成影响；同时，摆头与转台的特点是要承受低速大负载，因此其大负载条件下的低速平稳性也是系统设计中的一个重要问题。因此，对于此类数控机床转台、摆头等旋转进给直接驱动系统而言，其控制问题较常规进给系统更为复杂。在工程实际中多采用基于矢量变换控制的经典3 环控制方法进行系统控制，其建立控制模型的基础是经典控制理论，即对系统使用传递函数加以描述，将某个单变量（如转速等）作为输出，直接和输入（如电压等）联系起来。但实际上系统除了输出量外还包含其它相互独立的变量，而微分方程或传递函数对这些内部的中间变量是不便描述的，因而不能包含系统的所有信息，不能完全揭示系统的全部运动状态。而若应用现代控制理论的状态空间法分析系统，其动态特性是由状态变量构成的一阶微分方程组来描述的，它能反映系统全部独立变量的变化，确定系统全部内部运动状态，方便地处理初始条件。因此可以更为全面的表征系统以及系统内部变量的关系，尤其适合应用于非线性、多输入－多输出系统。[5]综上所述，旋转进给直接驱动伺服系统是一个强耦合、非线性的复杂系统，因此用状态空间法来进行建模是更为科学和有效的。本文在矢量控制的基础上通过状态空间法建立永磁同步电机状态空间模型，并应用现代控制理论的各种方法对模型进行全面的分析，为进一步应用先进的控制方法对系统进行控制打下坚实的基础。1 PMSM 的数学模型我们考虑的是正弦型永磁同步电动机系统。该电动机具有正弦形的反电动势波形，其定子电压、电流也为正弦波形。假设电动机是线性的，参数不随温度等变化，忽略磁滞、涡流损耗，转子无阻尼绕组。基于电动机统一理论的结论可以得到，转子坐标系（d－q轴系）中永磁同步电动机定子磁链方程为：（1）其中：——转子磁钢在定子上的耦合磁链；Ld、Lq——永磁同步电动机的直、交轴主电感；、 ——定子电流矢量的直、交轴分量。PMSM 定子电压方程为： （2）其中， 、——定子电压矢量us的d、q轴分量；w——转子电角频率。PMSM 的转矩方程为： （3）电动机转矩系数Kt 为：Kt ＝ pmyr此外，电动机系统还要满足基本运动方程：（ 4）其中，n ——电动机转速；wr ——转子机械角速度，w=pmwr ；Td、TL ——电动机的电磁转矩和负载转矩。采用现代控制理论的状态方程对永磁同步电机进行数学建模。若采取矢量控制，一般要求id=0，但是状态方程中不出现md和id是不合理的。因为在id=0的控制模式中，只是要求id的取值等于0，但id的实际值并不一定总是等于0（特别是在动态过程中）。同时，ud的实际数值也不会等于0。因此，必须将ia也作为状态变量，将md 也作为控制变量，由控制器根据所有状态变量（包括id）的取值进行控制。因此取状态变量 ，q 为转子位置角。将（1）式带入（2）式的第2 式，由（3）式和（4）式可得，则永磁同步电机的状态方程为( ) ：(5)由此可见，该系统是一个非线性时变系统，且在系数矩阵中含有wr，id，iq状态变量的交叉相乘项，因此需要进行系统解耦，令因此采取id=0的矢量控制方法，uq'=uq，TL'=TL，系统可化为线性系统。取ud，uq 为控制量，负载转矩TL 作为扰动处理，因此单独提出，则系统化为=AX+BU+B0TL 的形式，则原系统化为：(6)2 PMSM 系统的分析PMSM 的参数如下：则系统状态空间方程为： 多项式模型将状态空间模型转换为多项式模型，系统的传递矩阵为： 能控性与可观测性分析状态完全能控的充分必要条件是系统的能控矩阵的秩为n。状态完全能观测的充分必要条件是能观测矩阵的秩为n。计算可得，系统的能控矩阵秩为4，满秩，则系统状态是完全能控的。系统的能观测矩阵的秩为4，满秩，则系统状态是完全可观测的。 控制系统的稳定性分析对于由状态空间模型表示的系统，其系统稳定的充分必要条件是：系统矩阵A 的特征值全部具有负实部。eig(a)'= *[0 - + ]由于系统矩阵a 的特征值中有一个是零，因此该系统是临界稳定的。由于能控矩阵的秩为4，满秩，因此可以通过状态反馈配置极点使得系统稳定。 多输入控制系统的极点配置对于多输入系统的极点配置的基本思路是：首先求一状态反馈，使得其闭环系统对某一输入（例如第一个输入）是能控的，再按单输入系统配置极点的方法进行极点配置[5]。图1 极点配置的闭环系统框图期望极点为： *[ + ]（1）构造Q、S 矩阵。，由系统可得，n=4,m=2，u1+u2=4，a 为Q-1 的最后一行向量。（2）先按能控标准型进行极点配置。对 单输入系统进行极点配置。的特征多项式为，所期望的特征多项式为，则增益阵为:（3）求化为能控标准型的变换矩阵T，即则增益阵返回原坐标系为（4）使原系统（A，B）实现极点配置的状态反馈为: 系统仿真系统位置状态向量对阶跃信号的响应：图2 极点配置前位置状态向量的阶跃响应图3 极点配置后位置状态向量的阶跃响应系统位置状态向量对速度信号的响应（虚线为输入位置信号，实线为输出位置信号）：图4 极点配置前的速度信号跟踪曲线系统位置状态向量对正弦信号的响应（虚线为输入位置信号，实线为输出位置信号）图5 极点配置后的速度信号跟踪曲线图6 极点配置前的正弦信号跟踪曲线图7 极点配置后的正弦信号跟踪曲线由此可见，通过极点配置使系统稳定，且对各种输入信号的响应有很大改善，具有很好的跟踪性能，这对于随动系统来说是十分重要的。3 总结使用状态空间方程表征系统，可以把系统的状态与系统的输入和输出联系起来，并在系统的内部变量与外部输入和测量输出之间建立联系，保存系统内部特性的信息，因此模型更为精确和科学。本文即在矢量控制的基础上提出了一种建立完整的永磁同步电机状态空间模型的方法。根据此模型，运用现代控制理论的各种方法对系统性能进行了分析和计算，分析表明该系统具有完全能控性、完全可观测性以及临界稳定性，通过状态反馈配置极点的方法使得系统稳定，使状态变量对输入信号有很好的跟踪性能。为进一步分析和设计控制系统提供了有效的方法和思路。参考文献：[1] 欧阳黎明.MATLAB控制系统设计[M].北京:国防工业出版社,2001.[2] 张崇巍,李汉强.运动控制系统[M].武汉:武汉理工大学出版社,2002.[3] 李三东,薛花.基于Matlab永磁同步电机控制系统的仿真建模[J].江南大学学报,2004,(2):115-120.[4] 杨平,马瑞卿,张云安.基于Matlab永磁同步电机控制系统的建模仿真方法 [J].沈阳工业大学学报,2005,(4):195-199.[5] 侯媛彬,嵇启春,张建军,杜京义.现代控制理论基础[M].北京大学出版社,2006.[6] 孙亮. MATLAB语言与控制系统仿真[M].北京:北京工业大学出版社,2006国物流管理逐渐走向社会化和供应链化的形势下，必须接合具体企业的物流运作管理实际，根据精益物流的基本原则和企业信息化状况，通过理论与应用的研究，在精益供应链物流管理原型系统的基础上不断修改和完善，不断地进行研究和实践，以此来推动我国制造企业精益供应链物流管理信息系统的发展。参考文献：[1] 乌跃.论精益物流系统[J].中国流通经济,2001(5):11-13.[2] (美)詹姆斯·P. 沃麦克, (英)丹尼尔·T. 琼斯, 沈希瑾,张文杰,李京生.精益思想:消灭浪费,创造财富[M].北京:商务印书馆,1999．[3] RICHARD Wilding. Lean, Leaner, Leanest[J]. InternationalJournal of Physical Distribution & Logistics Management1996,25(3/4)20.[4] 王之泰. 物流工程研究[M].北京:首都经济贸易大学出版社,2004．[5] 田宇,朱道立.精益物流[J].物流技术,1999(6):19-21.[6] LIU X Q, MA S H. Supply chain logistics circulation quantityand response time calculation model[J].WSEAS Transactionson Systems, 2006,5(4): 在机床数控改造中的典型应用邵晓嵬, 任有志, 王燕丽(河北科技大学机械电子工程学院, 石家庄050054)摘要: 讨论了利用可编程控制器对机床进行数控改造的具体方案和一般步骤,并以锯片切割机的改造为例介绍了利用西门子公司S7 - 200 系列可编程控制器进行改造的具体过程,阐述了机床数控改造后的应用效果及其未来的社会和经济效益。关键词: 可编程控制器; 机床; 数控改造中图分类号: TG51 文献标志码: A 文章编号:100320794 (2007) 1120147202Typical Application of PLC in NC Transformation for Machine ToolSHAO Xiao - wei , REN You - zhi , WANGYan - li(College of Mechanical and Electronic Engineering ,Hebei University of Science & Technology , Shijiazhuang 050054 ,China)Abstract :Discussed how to use the programmable logical controller (PLC) to deal with the transformation inmachine tool , particularly introduced the whole process of transformation on incise machine based on SIEMENSS7 - 200 PLC. Finally expatiate the effect of NC transformation and its coming benefit .Key words :programmable logical controller (PLC) ; machine tool ; NC transformation0 前言在我国现有的机床中有一部分仍采用传统的继电器- 接触器控制方式,这些机床触点多、线路复杂,使用多年后,故障多、维修量大、维护不便、可靠性差,严重影响了正常的生产。还有一些旧机床虽然还能正常工作,但其精度、效率、自动化程度已不能满足当前生产工艺要求。对这些机床进行改造势在必行,改造既是企业资源的再利用,走持续化发展的需要,也是满足企业新生产工艺,提高经济效益的需要。1 解决方案利用PLC 对旧机床控制系统进行改造是一种行之有效的手段。采用PLC 进行控制后,机床控制电路的接线量大大减少,故障率大大降低,提高了设备运行的稳定性和使用率,增强了可靠性,减小了维修,维护工作强度。当机床加工程序发生变化时,只需要修改PLC的程序就可以进行新的加工,更改较方便,有助于提升机床的应用。由于具有通信功能,采用可编程控制器进行机床改造后,可以与其他智能设备联网通信,在今后的进一步技术改造升级中,可根据需要联入工厂自动化网络中。2 改造过程、步骤及应用实例(1) 深入了解原有机床的工作过程,分析整理其控制的基本方式、完成的动作时序和条件关系,以及相关的保护和联锁控制,尽可能地与实际操作人员充分交流,了解是否需要对现有机床的控制操作加以改进,提高精度、可操作性和安全性等;如有需要,在后续的设计中予以实现。(2) 根据分析整理的结果,确定所需要的用户输入P输出设备。由于是对旧机床的改造,在保证完成工艺要求的前提下,最大限度地使用原有机床的输入P输出设备,如: 按钮、行程开关、接触器、电磁阀等,以降低改造成本。(3) PLC 机型选择。根据输入P输出设备的数量与类型,确定所需的IPO 点数。确定IPO 点数时,应留有20 %左右的裕量,以适应今后的生产工艺变化,为系统改造留有余地。由IPO 点数,利用一条经验公式:总内存字数= (开关量输入点数+ 开关量输出点数) ×10 + 模拟量点数×150来估算内存容量。在估算出内存字数后,再留25 %的裕量。据此,选择合适的机型。(4) 设计并编制IPO 分配表,绘制IPO 接线图。应注意到:同类型的输入点或输出点应尽量集中在一起,连续分配。(5) 进行程序设计。可借鉴机床原有继电器控制电路图,加以修改和完善。完成程序设计后,应进行模拟调试。(6) 模拟调试后,进行现场系统调试。调试中出现的问题逐一排除,直至调试成功。最后还应进行技术资料整理、归档。图1 IPO 接线图下面是对某锯片切割机的数控改造过程,机床的各控制过程如下:(1) 主轴电机的控制。起动,停止;(2) 进给电机控制。工作台纵向进给到与锯片相切的位置,之后工作台横向快速进给锯片,完成后工作台慢速移动后退,其间锯片主工作台变速旋转一个锯齿的角度,两运动同时进行插补出一个锯齿圆弧;(3) 冷却泵电机的起动控制以及相关的保护、联锁控制,工作台的各运动方向的超程保护,各运动方向的联锁控制等。确定所需的用户输入P输出设备。根据设备的硬件条件分析出,面板上有6 个按钮需占6 个数字输入口,一个BCD 拨码开关占用4 个输入口,一条直线光栅尺占用3 个输入口,一个三位状态旋钮占2 个输入口,执行元件为3 个步进电机和2 个异步电机,其中3 个步进电机共需8 个数字输出口,砂轮主电机和冷却泵各需1 个输出口,报警指示灯和上电指示灯各需1 个输出口。为保证安全起见,热继电器不接入输入端,而直接接在PLC 的输出端;合计输入点数15 点,输出点数12 点。考虑到要留有20 %左右的裕量,所以IPO 点数要在30 个点以上。因此,选用西门子公司S7 - 200 系列226 型号的PLC ,其输入点数24 点,输出点数16 点, IPO 总点数40 点;编制IPO 分配表(见表1) ,绘制IPO 接线图(见图1) ;借助机床原有的继电器控制电路图,进行程序设计,编写STL 结构化程序语言;模拟调试及现场系统调试,完成技术资料的归档。表1 IPO 分配表输入输出I0. 0 BCD 拨码开关1 位Q0. 0 W轴CP 端I0. 1 BCD 拨码开关2 位Q0. 1 X轴PY轴CP 端I0. 2 BCD 拨码开关3 位Q0. 2 W轴DIR 端I0. 3 BCD 拨码开关4 位Q0. 3 W轴FREE 端I0. 4 启动Q0. 4 X轴DIR 端I0. 5 暂停Q0. 5 X轴FREE 端I0. 6 光栅尺A 相输入Q0. 6 Y轴DIR 端I0. 7 光栅尺B 相输入Q0. 7 Y轴FREE 端I1. 0 光栅尺Z相复位Q1. 0 主电机继电器I1. 1 锯片直径输入确定Q1. 1 冷却泵继电器I1. 2 砂轮直径输入确定Q1. 2 报警指示灯I1. 3 三位状态旋钮输入1 Q1. 3 上电指示灯I1. 4 三位状态旋钮输入2I1. 5 冷却泵启动I1. 6 急停3 改造后效果可实现加工的柔性自动化,效率比传统锯片机提高5～6 倍。加工的锯齿精度高,尺寸分散度小,提高了锯齿的强度。拥有自动报警、自动监控、补偿等多种自我调节功能,可实现长时间无人看管加工。由于锯片采用的是某新型合金钢,齿磨损后修补的成本很高,采用该锯片机以后,为工厂节省了可观的维修成本,真正提高了工厂的效益。4 结语利用PLC 对传统机床进行数控化改造,能够有效地解决复杂、精密和小批多变的零件加工问题,满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求,适应各种机械产品迅速更新换代的需要,同时为企业节省了大量的设备改造成本,提高了企业的经济效益和社会效益,提升了企业的产品竞争力,使企业更容易在竞争激烈的市场环境里生存与发展。参考文献:[1 ]陈立定. 电气控制与可编程控制器[M]