5加速度传感器的标定系统与实验研究

北京化工大学硕士学位论文加速度传感器的标定系统与实验研究姓名：李宵宵申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：康敬欣;张连凯20100528加速度传感器的标定系统与实验研究作者：李宵宵学位授予单位：北京化工大学相似文献(7条)1.期刊论文李勇.顾锋.赵国海.赵文龙基于MMA7260QT三轴加速度传感器的电梯安全监控系统的设计-世界电子元器件2008(2)引言工程师们在评估某种机械运动可能产生的毁灭性后果或交通工具带来的不舒适度时,加速度是首要考虑的因素.随着现代化进程的加剧,高层和超高层建筑越来越多,高速电梯的使用也更加广泛.电梯在运行中,起动和制动频繁,加速度的变化非常明显.此外,电梯经过长时间的运行后,许多部件容易磨损甚至损坏,如果铰链断裂,在自由落体的过程中,速度在极短的时间内迅速增大,造成严重后果.因此考虑加速度的变化率(即加加速度)是十分必要的.2.学位论文王志锦机械运动学、动力学参数综合测试与分析2009本课题的来源来自于重庆大学国家基础实验教学示范中心的国家创新性实验项目开发。在对杆机构进行运动学、动力学理论分析的基础上，研制出了一款多功能机械性能综合测试系统，该测试系统能够对机构的运动学、动力学参数进行测试与分析。测试系统以自主开发的典型机械为测试对象，结果表明，实测结果与理论计算有较高的符实性。br　　本文论述了整个测试系统的设计过程和方法。整个测试系统的设计包括硬件设计和软件设计两大部分。系统硬件的设计包括传感器的选型、信号调理电路的设计、数据采集卡的选用以及系统硬件抗干扰的设计。测试系统需要用到的传感器包括：用于测试执行构件线位移的光栅传感器、用于测量主轴角位移的光电编码器、用于测试电动机输入功率的功率传感器、用于测试刨刀切削力大小的力传感器以及用于测试系统振动情况的振动速度传感器。信号调理电路负责对传感器输出的模拟信号进行放大和滤波，将其转换为后续电路能够处理和分析的信号。数据采集卡负责对传感器输出的信号进行A/D转换，将模拟信号转化为计算机能够识别和处理的数字信号。硬件抗干扰的设计旨在消除和抑制干扰源、破坏干扰途径。采取各种抗干扰措施，使设备能够稳定可靠地工作，从而提高系统测量的精度。系统软件的设计包括初始化模块的设计、数据采集模块的设计、数据分析处理和回放模块的设计三大部分。初始化模块主要是完成系统基本参数的设置；数据采集模块主要是完成各个通道数据的实时采集，该模块是整个软件模块的核心；数据回放和分析处理模块主要完成对采样数据的计算及综合分析。br　　该测试系统能够对机械系统的运动、主轴速度波动、执行构件的运动情况等进行分析。并且能够对机械系统的工作效率等进行计算。所开发的多功能测试系统，在“重庆大学国家基础实验教学示范中心”的实验教学中得到了很好的应用。3.学位论文靳建军基于DSP的全数字无传感器控制系统的研究与开发2007在现代工业系统中，CNC机床已经成为装备的重要组成部分。CNC机床是由X-Y平台和Z轴所构成的机械运动装置，各轴都是由一个独立的致动器所驱动，如直流电机或是交流电机。交流永磁同步电机(PMSM)具有气隙磁密高、转矩脉动小、转矩/惯量比大、效率高、结构简单等优点，在要求高控制精度和高可靠性的场合，如航空航天、数控机床、雷达与各种军用武器跟随系统以及机器人等行业获得了广泛的应用，在现代交流电机中也占有举足轻重的地位。高性能的电机传动系统需要高分辨率的速度传感器实现闭环控制，常用的位置/速度传感器有旋转编码器、测速电机等。位置/速度传感器的成本几乎可以占到整个控制器成本的三分之一，其轴向长度也几乎是永磁电机轴向长度的三分之一，据统计，伺服系统60％以上的故障集中在位置/速度传感器上。可见，位置/速度传感器增加了系统成本和体积，降低了系统可靠性，而且在特殊环境中，无法使用或安装。因此，借助于一些先进的控制算法在无机械传感器的情况下，只提取电流或电压信号，借以估计转子位置，实现电机自同步运行的方案引起了研究者的极大兴趣。无传感器控制技术(sensorlesscontrol)成为是近些年来在永磁交流电机驱动技术中最为活跃的一个领域，也将成为未来发展的必然趋势。PMSM是一个非线性、强耦合、高阶的系统，采用传统的线性控制方法往往效果不尽人意。随着高速DSP的出现，非线性滑模控制技术逐渐应用于永磁同步电机。本文的特色在于将非线性滑模变结构控制技术应用于PMSM磁场定向控制中，实现了无传感器控制。本文的工作和主要贡献包括：(1)在深入查阅和分析国内外研究现状的基础上，提出基于DSP的全数字无传感器控制系统方案，并对基于滑模变结构的速度辨识技术、空间矢量调制等关键技术进行了研究；(2)在电机学和磁场理论的基础上，对永磁同步电机和无传感器控制策略的进行了数学建模与仿真，对算法的进行了验证与改善；(3)鉴于数字信号处理器(DSP)TMS320F2812控制芯片出色的运算能力和丰富的外设资源，使用该芯片设计了控制系统的硬件和软件系统。最后，本文对系统在启动、转速突变、转矩突变等工况下进行了试验分析。试验结果显示该系统的速度辨识值能很好地跟随给定值，速度辨识值的超调量约为1.414％，系稳态误差约为4r/min(速度给定值为500r/min，空载)。试验验证了控制算法的可行性，结果表明该控制系统动、静态性能良好，具有较强的鲁棒性和可靠性。该控制系统结构简单，大大降低了整个伺服系统的成本，具备较强的鲁棒性，可应用于机床、机器人、包装印刷等行业的电气传动系统。4.期刊论文张艳萍.奚立群.高鹏无速度传感器矢量控制系统-吉林化工学院学报2003,20(4)根据电机的机械运动方程式,给出了具有实用意义的电机转速推算算法,实现了在无速度检测装置下完成转速闭环的矢量控制.并介绍了一种由80C196实现的无速度传感器矢量控制系统的工作原理及实现方法.实验结果验证了该方法的可行性和有效性.5.学位论文费德成HEV用永磁同步电机优化设计与系统性能分析2008本文围绕混联式混合动力电动汽车(HEV)用永磁同步电机优化设计与系统性能分析展开。首先，阐述了HEV的研究背景和研究意义，讨论了国内外HEV发展现状与趋势，介绍了目前电动汽车的主要类型，选择研究混联式结构HEV，分析了HEV的几个方面的主要技术的发展现状，包括电池及电池管理系统、双向大功率DC/DC变换器拓扑技术与控制、电机及其驱动控制、多能源控制策略与整车管理以及HEV的仿真技术。详细介绍了HEV用永磁同步电动机转子结构、弱磁控制以及无位置传感器控制三方面的发展现状。通过分析各种电机性能以及永磁同步电机的发展现状，为混联式HEV选择了两台内置式永磁同步电机MG1和MG2。接着，在Prius混联结构HEV发电机单向功率流动基础上提出了复合式混联结构HEV，特点是两台永磁同步电机均参与电动发电能量功率双向流动，工作模式更多，效率进一步提高。通过分析复合式混联式结构HEV能量双向流动的各种运行工况对两台内置式混合结构永磁同步电动机MG1和MG2的要求，借助ANSOFT软件对所选用的两台内置式混合结构永磁同步电动机MG1和MG2进行初始参数计算和重要参数的优化分析，并对起动、助动、发电和纯电动运行等10多种运行工况进行瞬态仿真分析，仿真结果满足了各种运行工况要求，其中制动能量回收效率达到了39％。其次，分析内置式永磁同步电机输入输出量与电机转子位置量之间关系，在快速、准确和容易测量的选择原则基础上选择了包括电机转子静止状态下的电瞬态在内的瞬态反电势数据来确定电机转子位置。通过分析不同状态反电势与发电电动时转速和位置关系，首次提出了三个反电势之间的归一化方法，归一化后数据与反电势大小无关，从而突破了低速反电势小误差大的难题，根据反电势数据周期性创造性地提出了数据的复合可逆条件，很好地实现了静止、机械运动、电动和发电状态下位置的精确判断，实现了简单方便和快速的无位置以及速度传感器控制。同时为了克服永磁同步电机高速弱磁效率低的问题，借助于ANSOFT软件电机设计和瞬态分析工具，从结构设计以及性能分析方面提出了电动时升压和低速强磁控制相结合的控制思想，基本实现了永磁同步电机高速不需弱磁的大范围高效率的运行。再次，详细介绍了DC/DC变换器的拓扑结构，分析了Boost模式和Buck模式下电感L和电容C电气参数以及占空比D和开关频率f控制参数对非隔离式DC/DC变换器输出特性影响，分析了电压SPWM控制、空间电压矢量PWM(SVPWM)控制以及电流跟踪PWM控制三种常见的逆变器PWM控制方法的特点，分析了电流跟踪控制开关频率特性与电压和滞环宽度的关系，为电机的控制器设计包括元器件的选择和软件控制算法提供了理论依据，并对所设计的高性能电流跟踪逆变器进行了测试实验研究，跟踪效果良好。最后，主要介绍了Advisor电动汽车仿真软件参数的设置，仿真模块模型的数学描述和模块的建立以及对仿真软件的介绍，最后在Advisor的Prius混联式的基础上进行适合本文设计的复合式混联结构的二次开发，给出了整车模型、发电机、电动机以及复合电源模块。仿真工况很好地验证了控制策略的可行性。分析结果显示百公里油耗和排放满足了整车开发的性能要求目标，与相应结构的传统汽车相比大大提高了节能与环保性能。6.期刊论文邱佰平.凌云.QIUBai-ping.LINGYun基于MRAS的新型永磁同步电机的速度辨识方案-机电工程技术2009,38(10)速度辨识一直是永磁同步电机无速度传感器控制系统中的一个核心问题,本文以永磁同步电机本身为参考模型,变换数学模型构造并联模型,并由转矩和转速的基本的机械运动方程和转矩方程推导出速度辨识率,结合模型参考自适应控制理论得到速度辨识方案.本方案控制过程简单,对电机参数不敏感,并将其应用在永磁同步电机矢量控制系统当中,仿真得到的结果验证了本方案的正确性和可行性,同时,与基于POPOV理论的模型参考自适应方案的仿真结果进行比较,分析本方案的优劣.7.学位论文葛超磁控形状记忆合金执行器驱动的无阀泵的研究2007在现代工业中，对体积小、重量轻和高力能密度运动及位置控制直线执行器的要求越来越高。现在，越来越多的功能材料可以用于产生机械运动，利用新型功能材料制造各种执行机构的研究受到人们的广泛关注。磁控形状记忆合金(MSMA)是近年来发现的一种新型的功能材料，不仅变形率大，易于控制，动态响应速度高，而且功率密度大和机电能量转换效率高，有望成为新一代智能驱动器和传感器的关键材料。本文首先分析了MSMA的晶体结构和变形机理，给出了MSMA的相变温度和工作温度区间。对MSMA材料的静态特性和动态特性进行了系统的分析，给出了MSMA的变形与温度、外加磁场及预压力之间的关系，为MSMA在执行器中的应用提供了理论基础。其次，本文研究了磁控形状记忆合金的逆效应，即MSMA在外力作用下的磁特性变化。自行设计并制作了一台实验装置，对MSMA材料的传感器特性进行了初步的实验研究。实验结果表明，MSMA作为一种新型的智能材料，可以用于位置、速度或者加速度传感器的制作中。最后，设计了一种差动式MSMA执行器驱动的无阀泵系统。差动式MSMA执行器可以减小励磁功率、消除温度影响和提高工作频率和输出力。本文详细论述了差动式MSMA执行器驱动的无阀泵的结构和运行原理，设计并制作了一台差动式MSMA执行器驱动的无阀泵实验样机，对实验样机进行了磁场和流场有限元分析，并进行了初步的实验研究。分析和实验结果验证了差动式MSMA执行器驱动的无阀泵的可行性。本文链接：授权使用：广东商学院图书馆(gdsxy)，授权号：d7d3e71f-e495-49b3-81d6-9e8b00a49fb1下载时间：2011年2月15日