用使得直流调速系统在理论和实践方面都有了新的发展使直流调速系统进入一个崭新的阶段。
较以往的模拟直流调速系统相比具有以下几个方面5: a、 高精度 由于其内部的运算采用全数字的方式进行从而带来了普通模拟系统无法实现的高精度。
b、 操作简单 模拟系统的众多元件参数的选择在全数字的驱动器中只需使用统一的菜单选项即可完成修改任务。
c、 功能强大 全数字驱动器除了可以进行传统的控制任务外集成了智能模块的全数字驱动器可以由程序控制独立完成对被控对象的参数采集和相应的控制参数的选择。
d、 体积小 与模拟系统的大型控制柜相比数字驱动器的体积只有其十分之一使得整个系统的体积人人缩小即使装入标准电气柜仍可以大大缩小空间。
e、 可靠性高 与模拟系统相比全数字驱动器使用的分立元件很少而且集成的分立元件均为高可靠性产品使得其故障率远小于采用分立元件的模拟系统。
f、 成本低 事实上系统的成本己成为高科技产品能否进入实际广泛应用的门槛。
与使用工控机的系统相比专业的数字驱动器更具有价格优势。
由于其可靠性高企业由于系统故障而造成停产损失的可能性很小即使发生故障由于驱动器的通用性只有及时更换受损的集成线路控制板即可恢复运行。
从80年代中后期起世界各大电气公司都在竞相开发数字式调速传动装置当前直流调速装置己发展到一个很高的技术水平:功率元件采用可控硅控制板采第1章 绪 论 3用表面安装技术:控制方式采用电源换相、相位控制。
特别是由于采用了专用于电机调速的8/16位微处理器如DSP 处理器等及其他先进技术使数字式直流调速装置具有很高的精度、优良的控制性能和强大的抗干扰能力在国内外己得到广泛应用。
全数字化直流调速装置作为最新控制水平的传动方式更显示了强大优势。
全数字化直流调速装置不断推出为工程应用提供了优越的条件6。
1.2.2 课题研究意义 全数字化直流调速装置作为最新控制水平的传动方式显示了其强大优势特别是由于采用了8/16位微处理器及其他先进技术。
但目前电动机的数字控制的核心部分微处理器控制仍然广泛以8/16位单片机为主虽然传统的以8/16位单片机为核心的嵌入式技术在不断的发展性能也不断的在提高但由于其性能的局限性如对于一些复杂的高级算法电机的矢量控制、电机及系统的非线形控制、系统的最优控制、适应性控制等广泛应用尤其是工业控制现场的网络化的发展以及嵌入式系统设计从以嵌入式微控制器/DSP为核心的“集成电路”级设计逐渐转向“集成系统”级设计的发展趋势以传统的8/16位单片机为核心的嵌入式系统已无法满足未来高性能嵌入式技术的发展需要。
20世纪90年代后期随着网络、通信、多媒体和信息家电时代的到来无疑为32位嵌入式系统高端应用提供了空前巨大的发展空间同时也为力不从心的8位机向高端发展起到了接力作用。
一般来说嵌入式系统的高、低端应用模糊地界定为 高端用于具有海量数据处理的网络、通信和多媒体等领域的拓展低端则用于对象系统的控制领域以满足数据处理能力提升的要求。
在工业控制领域基于ARM 核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展ARM 微控制器的低功耗、高性价比向传统的8 位/16 位微控制器提出了挑战并大有取代之势成为控制器的核心。
正是基于上述背景结合当前微电子技术的发展和嵌入式微控制器的优越性本课题采用嵌入式系统应用于全数字直流调速其目的在于通过其强大数据处理能力以及嵌入式软件系统的引入并在此系统平台上增加图形界面系统、网络化功能。
为实现直流调速系统的数字化、智能化、集成化、网络化而提出一个应用型研究项目。
并进一步探讨和尝试在电机控制方面如友好的人机交互、图形界面和网络化控制发展的可拓性。
以期在工业领域方面对嵌入式系统应用、设计、开发起到积极作用。
河北工程大学硕士学位论文 41.3 国内外研究现状及应用前景 1.3.1国外研究现状 80年代以来由于电力电子技术、计算机技术和通信技术的飞速发展。
使得直流调速系统数字式方面的研究受到了很多国家的重视目前国际上出现了各种型号的全数字直流调速装置以德、日、美、英为主要生产国。
它们的一些公司相继推出各自的产品有成熟的系列化、标准化、模版化的应用产品供选用。
现阶段较先进的机床直流调速系统是采用微机化数字控制的直流调速控制器如英国CT公司是电气传动设备、伺服控制系统及过程控制传感专业的制造商总部设在英国该公司产品的技术在世界具有领先地位。
主要的直流驱动器产品为MENTORII系列。
美国的罗克韦尔Rockwell公司也是生产直流驱动器的主要公司它的产品为PowerFlex系列PowerFlex 700S是PowerFlex系列产品中的最新产品新的驱动器提供精确的电机扭矩控制、速度和位置可以在非常苛刻的环境中例如印刷转炉造纸钢铁处理改进了系统的性能提高机动性并且优化安装。
美国通用GE公司它的产品为直流调速器DV30O.该驱动器是二象限操作六脉冲触发的能够精确地调整电机的速度、电流和磁场且控制简单能够使用GE工箱软件进行编程7-8。
此外目前在我国应用最为广泛的有西门子公司的6RA70、欧陆的590系列。
西门子公司目前己向世界正式销售的6RA70该产品采用的是SIEMENS公司自己开发的单片机80C166。
其为全数字紧凑型整流器输入为三相电源可向变速直流驱动用的电枢和励磁供电设计额定电枢电流范围从15至3000A并可通过并联SITOR晶闸管单元进行扩展提供高至12000A的电流。
欧陆公司最新推出的590系列是全新概念的第二代全数字调速系统其控制算法都由最新的高速16位的DSP微处理器完成该系列可提供直流电动机两象限单向及四象限可逆的运行控制这种新一代的装置有灵活多变的功能它的输入、输出端子可重新组态分配使590系列极适合用作传统的价廉物美的直流调速装置又可作为一个复杂的过程控制系统中性能优良的组成模块。
现在该公司已实现了590全系列的标准化生产。
这些公司的产品已成功地用于冷、热连轧机、可逆冷轧机以及卷取机张力控制等生产机械。
而且性能将有所改进和提高同时具备组网通讯能力为企业信息化发展中底层设备自动化打下坚实的基础9。
1.3.2国内研究现状 第1章 绪 论 5由于各种原因我国的数字调速系统较国外起步晚。
在现阶段我国自主的比较成熟的数字化直流调速装置工业应用很少该市场主要还是依赖于国外的品牌。
由于国外先进的数字控制器价格昂贵这也给了国产全数字控制直流调速装置区大的发展空间。
目前国内各大专院校、科研单位和厂家也都在研究及更好的利用国外先进的控制器进行全数字直流调速装置的理论研究及相应的开发工作 近年来国内关于智能控制的研究十分活跃理论研究的成果也很多如“基于模糊补偿的神经网络算法在调速系统中的应用”、“基于神经网络自整定PID控制策略及其仿真”、“模糊神经网络控制在直流电机控栅中的应用”10-12等。
智能控制就是将人工智能与控制理论结合起来完成更高级的控制功能主要是应用专家系统、模糊控制及神经网络理论等来实现自学或自组织控制。
它的发展也给电气传动系统的控制策略带来了新思想、新方法。
由于专家系统在实际应用中有较多的问题和困难当前智能控制应用研究主要集中在模糊控制、神经网络控制应用上特别是两者的结合---模糊神经网络。
由于其融合了各自的优点因而成为目前国内研究的热点13。
在这里值得一提的是合肥工业大学电气与自动化工程学院自主研发的我国首个新型的全数字化直流调速系统实验装置根据该系统
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