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電機控制論文范文第1篇

3D智能家庭控制系統實現

1系統設計目標

該系統以實際別墅為載體，并且別墅內部安裝定制的智能控制家電，如電冰箱，空調，電視和燈具等。因此實現過程中筆者使用3Dmax對實際別墅及內部裝修物品進行建模，使用戶可以在構建的虛擬場景中自由漫游，并且在漫游過程中，用戶可以對看到的智能家電實施控制，如控制電器的開關，空調溫度的調整，電視的選臺等功能。使用戶通過此系統就能在一個位置控制整個別墅家電的狀態，方便用戶的生活。另外為使用戶能更直觀地了解整個別墅的布局情況，用戶可從別墅外面觀看別墅的剖面圖，達到用戶不走進別墅內部，從外邊就可以看到別墅各個房間的裝飾風格以及家電的位置。

2系統設計流程

系統采用3Dmax建模軟件構建別墅模型，利用VS2010作為開發環境，基于DXUT框架完成了以上的系統目標，用戶可以通過鼠標、鍵盤或觸摸屏與系統進行交互［3］。系統的開發步驟如圖1所示。

漫游實現

1自由漫游

三維場景中的自由漫游，用戶通過鼠標，鍵盤，觸摸屏或其他的外接設備，可隨心所欲地在虛擬場景中查看各個角落的畫面。基本原理:攝像機是漫游中一個重要概念，它像是人的眼睛，攝像機照到的地方就是用戶可以看到的地方。因此，在實現過程中將一些按鍵與功能相對應，當用戶按到相應的鍵時，渲染模塊根據按鍵信息，調用相應的功能函數，功能函數完成相應的攝像機參數和其他位置信息的設置，調用一些幾何變化，渲染模塊根據新的參數信息，重新渲染視角內的模型，完成功能操作［4］。漫游的基本功能有:前后、左右移動以及左右視角的旋轉。

2碰撞檢測

用戶在漫游過程中不能出現穿越墻壁的情況，為達到這種真實性，需要時刻對場景中的對象進行碰撞檢測。而碰撞檢測就是檢測場景中不同對象是否發生了碰撞。從幾何上講，碰撞檢測表現為兩個多面體的求交測試問題。常用的碰撞檢測算法有軸向包圍盒檢測算法，方向包圍和檢測算法，離散方向多面體檢測算法，時空包圍盒檢測算法等［5］。各算法有其自己的特點，根據人們的實際應用，由于家電都是形狀比較規則的模型，基于包圍盒的檢測算法能快速準確地計算出攝像機與其附近的模型的相交性。因此，筆者采用軸向包圍盒檢測算法，通過設置一個軸向長方體將攝像機包裹起來，檢測此長方體與模型是否相交［6］。項目中使用的碰撞檢測算法如圖2所示。

電機控制論文范文第2篇

關鍵詞：PBL3717ADSP步進電機控制系統

引言

步進電機是數字控制系統中的一種重要執行元件，廣泛應用于各種控制系統中。它是一種將電脈沖信號轉換為位移或轉速的控制電機，輸入一個脈沖信號，電機就轉動一個角度或前進一步。其機械角位移和轉速分別與輸入電機繞組的脈沖個數和脈沖頻率成比例，可以通過改變脈沖頻率在大范圍內調速，易于與計算機或其它數字元件接口，適用于數字控制系統。隨著超大規模集成電路技術的迅速發展，DSP（DigitalSignalProcessor數字信號處理器）的性能價格比得到很大提高，使得DSP在電機控制領域的應用愈來愈廣泛。本文介紹由美國TI公司的數字信號處理器TMS320LF2407和SGS公司的步進電機驅動芯片PBL3717A構成的兩相混合式步進電機的控制系統。

1DSP性能簡介

美國TI公司的TMS320LF2407A是專為馬達控制而設計的一款DSP。它采用高性能靜態CMOS技術，使得供電電壓降為3.3V，減少了控制器的功耗；40MIPS的執行速度使指令周期縮短到25ns(40MHz)，從而提高了控制器的實時控制能力。兩個事件管理器模塊EVA和EVB，每個包括：2個16位通用定時器；CAN總線接口模塊；16位的串行外設（SPI）接口模塊；基于鎖相環的時鐘發生器；內置正交編碼脈沖（QEP）電路；3個捕獲單元；16通道A/D轉換器；8個16位的脈寬調制（PWM）通道。它們能夠實現：三相反相器控制；PWM的對稱和非對稱波形；當外部引腳PDPINTx出現低電平時，快速關閉PWM通道；可編程的PWM死區控制以防止上下橋臂同時輸出觸發脈沖；事件管理器模塊適用于控制交流感應電機、無刷直流電機、開關磁阻電阻、步進電阻、多級電機和逆變器。

2PBL3717A原理與步距控制方法

2.1PBL3717A的原理簡介

PBL3717A是SGS公司設計生產的步進電動機單相繞組的驅動電路，內部采用的是H-橋脈寬調制電路。利用外部邏輯電路構成的邏輯分配器或微處理器分配信號，由若干片這種電路和少量無源元件可組成一個完整的多相步進電動機驅動程序，可實現整步（基本步距）、半步或微步距控制。控制方式是雙極性、固定OFF（關斷）時間的斬波電流控制。下面簡要介紹一下PBL3717A的各引腳功能。如圖1所示，它采用16腳雙列直插塑料封裝。1腳（OUTPUTB）和15腳（OUTPUTA）為輸出端，分別接一相繞組線圈的兩端；2腳（PULSETIME）外接RC定時元件；3、14腳（Vs）是繞組線圈供電電源，可在10～46V的范圍內選擇；4、5、12、13腳（GND）接地端，可接至熱片；6腳（Vss）是IC供電電源接+5V；7、9腳（INPUT1，INPUT0）用于選擇繞組線圈電流；8腳（Phase）為相位輸入端，用于控制轉動方向；16腳（SenseResistor）外部繞組電流采樣電阻，采樣信號通過RC低通濾波器送至10腳（ComparatorInput），與內部電壓比較器的基準電壓進行比較；11腳（Reference）外接參考電壓，改變Reference可實現微步距控制，例如用1片單片機和2片DAC08088bitD/A轉換電路即可實現256細分控制。在整步、半步、1/4步工作方式下，REFERENCE接固定的+5V，本文僅討論這種情況。

2.2PBL3717A的步距控制方法

本文所設計的是兩修配混合式步進電機的控制系統，具體驅動電路如圖2所示。其中，PHASE、INPUT1、INPUT0（圖中簡寫為PH、I1、I0）為輸入端，OUTPUTA、OUTPUTB（圖中以MA、MB表示）為輸出端。因為本文不考慮細分的情況，所以可以把圖中的DAC（11引腳）直接接+5V電源。

PHASE的作用是控制步進電動機定子繞組中電流的方向。當PHASE=0時，電流從MB流向MA；當PHASE=1時，電流從MA流向MB。PBL3717A對步距的控制是通過選擇I1、I0的不同組合，從而控制繞組電流，達到步距控制的目的。電流的具體數值由VR、RS決定。計算公式如下：Im=(Vr*0.083)/Rs[A],100%級別；

Im=(Vr*0.050)/Rs[A],60%級別；

Im=(VR*0.016)/Rs[A],20%級別。

PBL3717A能實現三種運行方式。在以下討論中，以A、B表示二相繞組正向電流工作，以A、B表示二相繞組反向電流工作。

（1）基本步距（整步）工作方式

可用二相激勵四拍方式，即ABABABAB實現，也可用單相激勵四拍方式，即ABAB實現。

（2）半步距工作方式

半步距方式采用二相，單相交替激勵的二相八拍方式，即ABBABAABBABA，這種工作方式是兩相激勵和單相激勵交替出現，每一找不到的轉距不相等。在二相激勵時的轉距是單相的1.4倍，這是因為二相激勵時的轉距是單相激勵時轉距的矢量合成。如果兩相激勵時，采用I1I0=01方式，使電流降到60%，由于磁路原先有飽和效應，此時每相轉距可能增大到70%左右，兩相合成的轉距接近于1。這樣電機就可以近似實現恒轉距運行。圖3示出了在第一象限的轉矩矢量圖。

（3）1/4步距工作方式

為了實現1/4步距工作方式，要在整步與半步間插入一個1/4步的狀態（如圖3）。例如上方的1/4步狀態，A相繞組取100%電流，B相繞組取20%電流。在第一象限由半步A狀態到半步B狀態要經過4步，即AA0.2BAB0.2ABB。知道第一象限的矢量圖不難推出其它三個象限的矢量圖，一個循環需6步完成，即AB0.2ABB0.2ABABA0.2BAA0.2BAB0.2ABB0.2ABABA0.2BAA0.2B，其中0.2A、0.2B分別表示A相、B相繞組取20%電流。

3硬件部分

因為DSP采用3.3V供電，而PBL3717A的工作電壓是+5V，所以要考慮3.3V和5V的電平轉換問題。如圖4所示，為5VCMOS，5VTTL和3.3VTTL電平的轉換標準。其中，VOH表示輸出高電平的最低電平，VIH表示輸入高電平的最低電平，VIL表示輸入低電平的最高電壓，VOL輸出低電平的最高電壓。從圖中可以看出5VCMOS和3.3VTTL的電平轉換標準不同，因此，3.3V器件（LVC）引腳不能直接與5VCMOS器件引腳相連接。在這種情況下，可以采用雙電壓（一邊是3.3V供電，另一邊是5V供電）供電的驅動器，如TI公司的SN74ALVC164245，SN74LV4245等。而5VTTL和3.3VTTL的電平轉換標準相同，所以它們可以直接相連。因為PBL3717A是TTL兼容電路，所以可以直接將DSP的I/O口和PBL3717的相應引腳相連。在這里，我們選DSP的端口B中的IOPB0，IOPB1，IOPB2，IOPB3，IOPB4，IOPB4分別與PBL3717A的I1B，I0B，I1A，I0A，PhaseA,PhaseB相連接（見圖5）。

4軟件部分

本文以步進電機工作在1/4步為例設計DSP控制軟件。DSP控制軟件采用C語言編寫。從第一拍到第十六拍的控制字分別為：0x0000、0x0004、0x000c、0x0014、0x0010、0x0011、0x0013、0x0031、0x0030、0x0034、0x003C、0x0024、0x0020、0x0021、0x0023、0x0001。將以上數值存放到數組Run_Table[]中，可通過循環程序調用數組中的相應值賦給端口B的數據和方向控制寄存器PBDATDIR，從而通過DSP的端口B來驅動控制PBL3717A的相應引腳來實現步進電機旋轉運行。通過修改run_delay(intcount)延時子程序的count的值可改變電機的運轉速度。下面給出了兩相步進電機1/4步方式下正轉的控制程序清單。

/*Filename:Step.c*/

/*IOPB0=I1B,IOPB1=I0B,IOPB2=I1A,IOPB3=10A,IOPB4=PhaseA,IOPB5=PhaseB*/

#include"f2407_c.h"

staticintRun_Table[]={0x0000,0x0004,

0x000C,0x0014,0x0010,0x0011,0x0013,0x0031,0x0030,0x0034,0x003C,0x0024,0x0020,

0x0021,0x0023,0x0001};

voidmain()

{inti;

InitCPU();

while(1)

{

for(i=0;i<=15;i++)

{

*PBDATDIR=Run_Table[i]|0xff00;

run_delay(10);

}

}

}

電機控制論文范文第3篇

通常情況下，數控機床的系統一般由三種系統構成，分別為反饋檢測系統、NC控制系統和伺服驅動系統。數控機床的電氣控制系統對于數控機床的加工方面會產生不同程度和不同方面的影響。從數控機床的加工精度方面來看，其中位置伺服控制系統能夠對于機床加工的精度方面產生很大程度上的影響。所以，位置精度屬于比較重要的指標之一。要想保持位置精度的準確性，不僅需要在系統使用的時候選擇正確的開環放大的倍數，還需要對于位置檢測中的元件能夠有一定的精度上的要求。另外，由于數控機床屬于精度高且效率也很高的一種自動化的設備，它能夠為數控機床的生產提供更高的生產效率，但是如果這個系統出現問題和重大故障，那么其所帶來的損失也是不可估量的。因此，數控機床電氣控制系統的可靠性和安全性也是值得關注的一方面。

2數控機床電氣控制系統出現的問題

數控機床在電器控制系統方面的故障一般都是強電故障和弱電故障兩種，具體如下所述。

2.1弱電故障弱電指的是數控機床電氣控制系統中的電子的元器件以及集成電路為主要的控制的部分。弱電故障中又可以分為硬件發生的故障和軟件發生的故障。硬件故障主要是指各種集成電路內部的芯片或者是接插件等出現的事故。軟件故障指的是在硬件都屬于正常的情況下，內部發生的各種動作性的問題或者是數據出現丟失等問題，一般比較常見的例子有加工程序出現錯誤或者是計算機的運行出現錯誤以及系統的程序或者是參數出現錯誤等。

2.2強電故障強電部分指的是控制系統之中出現的主回路或者是大功率的回路中的繼電器或者是電源變壓器等一系列的電氣的元件以及其中組成的控制電路。強電故障雖然在維修或者是診斷問題的部分較為簡單，但是因為其處于一種高壓以及大電流的工作狀態之下，所以一般強電發生故障的次數要多于弱點故障，因此需要相關的維護和維修人員能夠予以重視。

3解決方法

3.1調節法在解決數控機床電氣控制系統的眾多辦法中，調節的方法是其中最為簡單的一種。調節法主要是通過對于電位計進行調整，以此來達到修復系統出現的故障的目的。最佳的調整辦法是對于伺服驅動系統和被拖動的機械系統來進行系統的調整，并實現最佳的匹配的一種較為綜合性的調節的辦法。這種調節的辦法也較為簡單，可以使用一臺但是多線的記錄儀來或者是雙蹤示波器來對于觀察指令和速度反饋的一種相互響應的關系。一般都是通過對于速度調節器的比例系數以及積分的時間進行調整，促使伺服系統能夠達到比較高的動態響應的一種特征，但是又不會出現振蕩的一種最恰當的狀態。另外，在現場如果沒有示波器的情況下，相關的工作人員可以根據自己以往的工作經驗，調節來使得電機起振并向反方向慢慢進行調節，一直調節到消除振蕩狀態為止。

3.2復位法如果數控機床的電氣控制系統由于突發性故障而引起系統報警的情況，那么可以是他呀復位法患者是開關系統電源來進行依次地操作來消除故障。但是如果系統內部的工作存儲的區域掉電并且插拔電路板以及電池欠壓，而造成系統出現混亂的現象，那么就需要對于系統進行初始化操作來進行清除，但是在清除之前需要提前做好數據和信息的拷貝，以免丟失數據。但是如果初始化操作之后故障依舊沒有排除，那么就需要進行硬件方面的檢查和診斷。

3.3更正法所謂的更正法指的是對于系統中的參數進行修改，程序更正的辦法。系統的參數主要是用來確定系統的功能的一種依據，如果系統的參數在設定的時候出現錯誤那么就很可能造成系統出現故障或者是系統中的某一項的功能失去作用。有的時候可能會因為用戶的程序出現錯誤而導致系統出現故障而停止運作。在這種情況下，系統修復可以使他系統的搜索功能進行檢查，來對于用戶的程序中出現的錯誤進行搜索，在搜索完成之后依次改正，這樣才能在發現錯誤之后進行改正，系統才能恢復運行。數控機床電氣控制系統的發展在未來的發展道路中將不斷走向開放式的發展形式，由于其可靠性和低成本等一系列的優點，將會促使更多的數控系統生產的商家逐步走向甲方是的發展形勢。其中，數控機床電氣控制系統在速度方面也將走向高速化的發展道路，精度方面也會得到一定的發展。另外，數控機床的電氣控制系統還會向智能化方面進行轉變。人工智能機在我國的研究和發展已經走向了一定的程度，其在計算機領域的發展也在不斷深入，數控系統的智能化程度也將趕上時代的潮流，走向智能化的發展道路。

4結語

電機控制論文范文第4篇

1.1LED和鍵盤設計

為了能夠實現人與機器的對話，單片機的步進電機控制系統設計了3*4鍵盤以及4*8LED數碼管，人們可以直接對其進行控制。該系統通電后，通過鍵盤輸入控制步進機的運轉、啟動以及轉動方向等，由LED管動態清晰顯示步進機的轉向以及轉速。器件8279能夠控制系統鍵盤的輸入以及LED的輸出，進而減少單片機工作的承載，8279在控制系統工作的過程中，將鍵盤輸入的信息進行掃描，利用其抖功能，避免事故的發生。（下圖為LED和鍵盤模塊）

1.2放大和驅動設計

邏輯轉換器是步進機控制過程中的脈沖分配器，其是CMOS集成電路，其輸出的源電流為20毫安，能夠應用于三相以及四相步進機，其工作可以選擇以下6種激進方式進行控制；其中，對于三相步進電機有1、2、1-2相；對于四相步進電機有1、2、1-2相，其輸入的方式有單、雙時鐘選擇方式，其具有正向控制、方向控制、監視原點、初始化原位等功能。PMM8713器件主要由激勵方式判斷、控制以及時鐘設置等部分組成，所有的輸入端都設置有秘制的電路，進而提高抗外界干擾的能力。PMM8713輸出能夠接受功率驅動電路，其通過驅圖1LED和鍵盤模塊動器，輸出最大的工作電流，以滿足電機工作的需求。單片機通過調節相關端口的脈沖信號，控制步進機的運行狀態、運轉方向以及運轉速度等。

2單片機的步進電機控制系統軟件設計

2.1單片機程序設計

通過中斷脈沖信號，計算步進電機的運轉步數以及圈數，并對其進行記錄；實現對步進電機運轉速速的控制；采用端口的中斷程序關閉其相關程序，將電機控制在停機狀態；通過中斷電機的開啟部位，將其轉換到運行狀態，實現電機的運行；PMM8713的U和D端口通過輸出高電平，達到控制步進電機運轉方向的目的；8279將其接口與自身的8個數據連接口進行連接，當單片機運行到鍵盤部位時，采用相關端口中斷其工作狀態，進而達到控制步進機的啟動、停止、速度以及方向等，并將其反饋給8279，利用LED將其顯示，明確其運轉的速度以及方向。

2.2PC上位機設計

設計PC上位機的主要目的就是控制步進電機，利用單片機中相關部位，實現人與機的對話，其利用單片機發出執行命令，實現對步進電機的有效控制。其中，單片機接受的執行命令會存儲在相關軟件中，其與儲存在片內的Flash的相關地址進行比較，不沖突的信息就儲存在其中，如與其中儲存的信息發生沖突，就會自動中斷，有效的保護電機的正常運行。同時，此軟件在運行的過程中，應該對晶振中的USART模塊進行設置，其相關的控制軟件由VB6.0對其進行編寫，采用MSComm軟件實現實時通訊。

3結語

電機控制論文范文第5篇

廣東省電力系統包括21個地市電網，現有最高運行電壓等級為500kV，珠江三角洲地區已形成500kV環網，并以500kV電壓與廣西聯網，以400kV和110kV電壓分別與香港和澳門聯網。此外，廣東電網還向湖南宜章和臨武兩縣以及江西贛南地區供電。

粵中(珠江三角洲地區)地網是廣東電網的核心，也是全省最大的負荷中心，該電網與廣西、香港等電網互聯，除了向珠江三角洲地區提供電力外，還擔負著電力交換任務。在粵中地區建設一個強大的500kV電網，對保證廣東電網乃至香港電網以及澳門電網的安全運行有著重大意義。目前廣東500kV電網東已延伸至汕頭西翼，江門——茂名500kV輸變電工程正加緊建設，2000年前可望投入使用。

廣東省的電力工業已經步入了大電網、高電壓和大機組時代。隨著整個電網變得越來越復雜，電網規劃中以往那種人為臆斷和局部最優的規劃方式會給電網運行、發展帶來隱患，資金盲目使用的可能性加大。結合目前理論的發展，我們認為電網規劃是一個受到多種條件約束的、以電網總效益為最終目標的多目標的系統工程。對于這樣一個系統，我們認為適宜以控制論為基礎，結合信息論、運籌學和系統工程等理論來研究。

從控制論角度來看，電網是一個巨維數的典型動態大系統，它具有強非線性、時變且參數不確切可知、含大量未建模動態部分的特征。另外，電力網絡地域分布廣闊，大部分元件具有延遲、磁滯、飽和等復雜的物理特性，對這樣的系統實現有效決策控制是極為困難的。另一方面，由于公眾對新建高壓線路的不滿日益增強，線路造價，特別是走廊使用權的費用日益昂貴，以及電力網的不斷增大，使得人們對電力網絡的決策控制提出了越來越高的要求。正是由于電網具有這樣的特征，一些先進的控制論思想和技術被不斷地引入到電網中來。下面將闡明綜合智能控制技術引入電網規劃中的必要性和可行性。

1綜合智能控制技術

1.1智能控制的概念

迄今為止，智能控制尚無統一的概念，文獻［1］有如下歸納：

a)最早提出智能控制概念當推傅京孫教授，他通過對人-機控制器和機器人方面的研究，將智能控制概括為自動控制和人工智能的結合。他認為在低層次控制中用常規的基本控制器，而在高層次的智能決策，應具有擬人化功能。

b)Saridis在傅京孫工作的基礎上，提出了三元結構的智能控制理論體系，他認為僅有二元結合無助于智能控制的有效和成功應用，必須引入運籌學，使其成為三元結合，并提出了其遞階智能控制的理論框架。

c)國內蔡自興教授在研究了上述理論結構以后，從系統的整體性和目的性出發，于1986年提出了四元結構價格體系，將智能控制概括為控制理論、人工智能、運籌學和系統理論4學科交叉。

總之，智能控制是多學科知識的結合，除了從控制論出發來研究它，還可以從信息論、生物學以及社會科學角度來討論和研究。

1.2綜合智能控制技術

綜合智能控制一方面包含了智能控制與傳統方法的結合，如模糊變結構控制，自適應模糊控制，自適應神經網絡控制，神經網絡變結構控制等；另一方面包含了各種智能控制方法之間的交叉綜合，如專家模糊控制，模糊神經網絡控制，專家神經網絡控制等。

2一個國外的電網規劃專家系統