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第1篇

【關(guān)鍵詞】EPB電子駐車(chē)應(yīng)用

一、EPB與傳統(tǒng)手制動(dòng)相比的優(yōu)點(diǎn)

1.1EPB系統(tǒng)可以在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后自動(dòng)施加駐車(chē)制動(dòng)。駐車(chē)方便、可靠，可防止意外的釋放（比如小孩、偷盜等）。

1.2不同駕駛員的力量大小有別，手駐車(chē)制動(dòng)桿的駐車(chē)制動(dòng)可能由此對(duì)制動(dòng)力的實(shí)際作用不同。而對(duì)于EPB，制動(dòng)力量是固定的，不會(huì)因人而異，出現(xiàn)偏差。

1.3可在緊急狀態(tài)下組委行車(chē)制動(dòng)用。

二、EPB的功能

2.1基本功能：通過(guò)按鈕實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)手剎的靜態(tài)駐車(chē)和靜態(tài)釋放功能。

2.2動(dòng)態(tài)功能：行車(chē)時(shí)，若不踩踏板剎車(chē)，通過(guò)EPB按鈕，一樣也可以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能。

2.3“熄火控制”模式：當(dāng)汽車(chē)拔鑰匙熄火時(shí)，自動(dòng)啟用駐車(chē)制動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)不打火駐車(chē)不能解除。

2.4開(kāi)車(chē)釋放功能：當(dāng)駕駛員開(kāi)車(chē)時(shí)，踩油門(mén)，掛擋后自動(dòng)解除駐車(chē)。

2.5啟動(dòng)約束：點(diǎn)火關(guān)閉，釋放約束模式（保護(hù)兒童），不用操作制動(dòng)踏板，即可釋放約束模式。

2.6緊急釋放功能：當(dāng)電子駐車(chē)沒(méi)電需要解除駐車(chē)時(shí)，可用專(zhuān)門(mén)的釋放工具釋放駐車(chē)。

三、拉線式EPB的組成及各部件的作用

3.1拉線。拉線和傳統(tǒng)的駐車(chē)系統(tǒng)中拉線所起的作用完全一樣，就是把力從EPB總成傳遞到駐車(chē)制動(dòng)器上實(shí)現(xiàn)駐車(chē)功能。拉線式EPB有單拉線和雙拉線兩種。

單、雙拉線有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。相比較起來(lái)雙拉線有較大的拉線效率，拉線行程短，但布置沒(méi)單拉線靈活，產(chǎn)生相同的拉力，控制器需要加載的力大。工作時(shí)，雙拉線EPB控制器同時(shí)帶動(dòng)兩根拉線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)制動(dòng)器駐車(chē)，而單拉線時(shí)，EPB控制器是只帶動(dòng)了一根拉線，然后通過(guò)拉索平衡器此拉線帶動(dòng)后面的兩根拉線駐車(chē)。

單拉線式樣的EPB，一根拉線帶動(dòng)兩根拉線的原理為：第一根拉線的芯線在控制器的帶動(dòng)下產(chǎn)生移動(dòng)，其帶動(dòng)拉線向右移動(dòng)，然后因?yàn)榈谝桓€受力彎曲，第一根拉線通過(guò)固定在其拉線護(hù)套上面的平衡器帶動(dòng)拉線1向左移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了一根拉線帶動(dòng)兩根拉線移動(dòng)的目的。

3.2按鈕。通過(guò)按或者拉按鈕控制EPB駐車(chē)和解除駐車(chē)，按鈕上有背景燈，提醒駕駛者是否已工作。

3.3緊急工具。在EPB因斷電不工作時(shí)，實(shí)現(xiàn)駐車(chē)解除功能。

3.4電機(jī)。EPB工作時(shí)的動(dòng)力來(lái)源，由其來(lái)帶動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)工作實(shí)現(xiàn)駐車(chē)。（有人僅靠電子駐車(chē)紙面意思可能會(huì)擔(dān)心駐車(chē)后，出現(xiàn)沒(méi)電的情況怎么辦？實(shí)際上電子駐車(chē)只是靠電觸發(fā)齒輪機(jī)構(gòu)工作，最終使車(chē)長(zhǎng)時(shí)間駐車(chē)的還是機(jī)械機(jī)構(gòu)，并且國(guó)家法規(guī)中也明確要求，駐車(chē)要用可靠的機(jī)械機(jī)構(gòu)來(lái)完成）。

3.5齒輪機(jī)構(gòu)。不同廠家EPB的此部分機(jī)構(gòu)的工作原理不一定相同但其作用是一樣的。都是力的傳遞機(jī)構(gòu)，把力由電機(jī)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成拉線方向上力。其齒輪結(jié)構(gòu)的工作原理如右圖電機(jī)帶動(dòng)拉線所在的外齒輪機(jī)構(gòu)和內(nèi)齒輪機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，因?yàn)樾D(zhuǎn)方向相反，帶動(dòng)連接在內(nèi)外齒輪機(jī)構(gòu)的拉線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)駐車(chē)。

3.6ECU和傳感器。ECU用來(lái)控制EPB對(duì)外的信息交流和反饋。傳感器用來(lái)感應(yīng)拉力的大小。

四、EPB總成的工作原理和其功能的實(shí)現(xiàn)原理

4.1EPB總成的工作原理。拉線式EPB工作原理為：通過(guò)開(kāi)關(guān)給ECU一個(gè)通斷信號(hào)，EPB的ECU控制電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，然后由內(nèi)部的齒輪機(jī)構(gòu)把此力輸出到拉線上，由拉線帶動(dòng)制動(dòng)器進(jìn)行駐車(chē)。

4.2EPB各功能的實(shí)現(xiàn)原理

（1）基本功能。最基本的功能，靜態(tài)釋放和靜態(tài)駐車(chē)功能，通過(guò)按鈕駐車(chē)和解除駐車(chē)此工作原理簡(jiǎn)單，也就是上面的EPB工作原理。

（2）EPB賣(mài)點(diǎn)之一的動(dòng)態(tài)功能。當(dāng)車(chē)在行車(chē)狀態(tài)，速度大于12km/h,若按下EPB按鈕，ECU指揮馬達(dá)帶動(dòng)拉線駐車(chē)，當(dāng)車(chē)輪要抱死，有滑移的傾向時(shí)，ECU通過(guò)CAN得到這個(gè)信號(hào)后，會(huì)使拉線力減小，以便不使車(chē)輪抱死，如此循環(huán)，直至車(chē)停下為止。雖然EPB有此功能，但各個(gè)EPB廠家，并不推薦客戶把EPB當(dāng)作行車(chē)制動(dòng)器使用，并且還明確要求客戶，此功能只能在常規(guī)制動(dòng)器失效或不可使用踏板的緊急情況下才能使用，這是因?yàn)樵谛熊?chē)中，駐車(chē)制動(dòng)器啟動(dòng)后，那么就把制動(dòng)力全部加在后輪，對(duì)后制動(dòng)器的損害是很大的。

（3）“熄火控制”模式。發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，通過(guò)CAN把此信息傳遞給ECU，ECU指揮EPB駐車(chē)。

（4）EPB的另一賣(mài)點(diǎn)功能：開(kāi)車(chē)釋放功能。要實(shí)現(xiàn)該功能，則EBP系統(tǒng)需要知道駕駛員是否希望車(chē)輛開(kāi)始行駛。對(duì)自動(dòng)擋車(chē)輛來(lái)說(shuō)，EPB可以通過(guò)變速器信息及油門(mén)信息了解車(chē)輛狀態(tài)。然后ECU指揮EPB釋放駐車(chē)。而對(duì)手動(dòng)擋車(chē)輛來(lái)說(shuō)，原有的配置所能提供的信息無(wú)法確認(rèn)駕駛員的期望。為了實(shí)現(xiàn)該功能，需要在車(chē)輛上加裝檔位傳感器及離合器傳感器。

（5）緊急釋放功能。用專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的緊急釋放工具來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能。工具的工作原理為，用專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的EPB工具，先插入緊急工具孔，然后旋轉(zhuǎn)，使齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)渦桿移動(dòng)，解除駐車(chē)。有時(shí)為了使解除駐車(chē)方便，或者不便于使用剛性的緊急釋放工具，也可以使用易曲工具，實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：把緊急釋放工具由剛性改成可彎曲的易曲工具，然后根據(jù)EPB的布置位置，設(shè)計(jì)合理的導(dǎo)向管，設(shè)計(jì)導(dǎo)向管的原則為將來(lái)在使用工具時(shí)比較方便，不需要拆卸其它零件，或者鉆到車(chē)下。導(dǎo)向管一端，另一端固定死在電子駐車(chē)工具孔上，使用時(shí)，取出緊急工具，把工具從導(dǎo)向管端插入，順著導(dǎo)向管，把工具連接到電子駐車(chē)上，然后轉(zhuǎn)動(dòng)工具搖把，即可釋放駐車(chē)。在開(kāi)發(fā)易曲工具中需要注意的是：1.工具的易曲長(zhǎng)度不能太長(zhǎng)否則會(huì)因工具彎曲端過(guò)長(zhǎng)而使傳遞到電子駐車(chē)的力矩解除不了駐車(chē)。2.導(dǎo)向管扭曲的幅度不能過(guò)于大，否則工具在通過(guò)導(dǎo)管時(shí)的難度就很大，甚至通不過(guò)導(dǎo)管。

五、拉線式EPB的布置

5.1EPB的布置

EPB的布置需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）若EPB布置在車(chē)身下，要設(shè)計(jì)合理的支架，力求把EPB包起來(lái)，防止車(chē)底下高速飛起的石子打在EPB殼體上。（2）注意保證EPB周?chē)臏囟炔荒苓^(guò)高，要在其工作溫度范圍內(nèi)。（3）注意選擇合理的緩沖墊來(lái)起到防震的效果。（4)EPB位置的選擇，要考慮到將來(lái)緊急工具使用的方便性。

5.2拉線的布置

拉線的布置需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）拉線之間的間隙要求，需要滿足一定要求。（2）單拉線式。EPB是由一根拉線帶動(dòng)后面兩根拉線來(lái)實(shí)現(xiàn)駐車(chē)的，為了實(shí)現(xiàn)一根拉線帶動(dòng)二根拉線，所以布置時(shí)一定要保證第一根拉線的末端是可移動(dòng)的，不能在此處做支架給其固定死。

六、結(jié)論

EPB是近來(lái)研究的重要成果之一。它替代了手駐車(chē)制動(dòng)，用電子按鈕實(shí)現(xiàn)停車(chē)制動(dòng)，且節(jié)省了車(chē)廂內(nèi)部的空間。符合現(xiàn)在消費(fèi)者們希望在車(chē)內(nèi)安裝更多的基本配置和功能的這個(gè)趨勢(shì)。因此設(shè)計(jì)小巧的EPB倍受青睞。目前電子駐車(chē)在國(guó)外已應(yīng)用的比較普遍。在不久的將來(lái)電子駐車(chē)也會(huì)頻頻裝配在中國(guó)的汽車(chē)上。

參考文獻(xiàn)：

舒華，姚國(guó)平.汽車(chē)電子控制技術(shù).北京．人民交通出版社，2002.

董輝.汽車(chē)用傳感器.北京：理工大學(xué)出版社，1998.

第2篇

關(guān)鍵詞：移相調(diào)控；單片機(jī)；電壓斜坡起動(dòng)；限流起動(dòng)；軟停車(chē)；節(jié)能運(yùn)行

1概述

眾所周知，三相交流異步電動(dòng)機(jī)以其低成本，高可靠性和易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)而在各行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，它在直接起動(dòng)時(shí)，存在著很大的缺點(diǎn)：首先，它的起動(dòng)電流高達(dá)額定電流的5～7倍，既對(duì)電網(wǎng)造成了很大的沖擊，又影響了電器控制設(shè)備的使用壽命，甚至影響到其它電氣設(shè)備的正常運(yùn)行；其次，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)正常轉(zhuǎn)矩的2倍，這會(huì)對(duì)負(fù)載產(chǎn)生沖擊，增加傳動(dòng)部件的磨擦和額外維護(hù)。為此，出現(xiàn)了三相異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)設(shè)備。

圖1智能電機(jī)控制模塊結(jié)構(gòu)圖

傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)有以下幾種方法:

1）在電動(dòng)機(jī)定子電路中串入電抗器，使一部分電壓降在電抗器上；

2）星形—三角形(Y—)轉(zhuǎn)換降壓起動(dòng)，即起動(dòng)時(shí)電機(jī)接成星形，起動(dòng)結(jié)束后，通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)換器變成三角形接法；

3）補(bǔ)償器起動(dòng)（自耦變壓器起動(dòng)）。

傳統(tǒng)的起動(dòng)設(shè)備體積龐大，成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，與負(fù)載匹配的電機(jī)轉(zhuǎn)矩很難控制，也就是說(shuō)很難得到合適的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；而且在切換瞬間會(huì)產(chǎn)生很高的電流尖峰，由此產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)會(huì)損害電機(jī)轉(zhuǎn)子，軸連接器，中間齒輪以及負(fù)載設(shè)備。

因此，就需要有一種能克服傳統(tǒng)起動(dòng)缺點(diǎn)的起動(dòng)裝置。銀河公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的捷普牌新一代數(shù)字式智能電機(jī)控制模塊，不但完全克服了傳統(tǒng)起動(dòng)的缺點(diǎn)，對(duì)各種起動(dòng)方法做了進(jìn)一步的改善和提高，而且還增加了很多其他功能，比如：節(jié)能運(yùn)行，過(guò)流保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)，缺相保護(hù)等。

這種模塊采用數(shù)碼管顯示，按鍵控制，整個(gè)起動(dòng)過(guò)程全部由單片機(jī)按照預(yù)先設(shè)定的程序自動(dòng)完成，操作極其方便。

用戶通過(guò)按鍵調(diào)整參數(shù)設(shè)置，可以按實(shí)際情況選擇不同的起動(dòng)方式，能夠很方便地控制起動(dòng)電流，得到與負(fù)載相匹配的電機(jī)轉(zhuǎn)矩。

2模塊結(jié)構(gòu)及電氣原理

模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖1可以看出，該模塊的主電路與相控電路及單片機(jī)共同封裝于同一殼體內(nèi)，同時(shí)內(nèi)置多個(gè)電流、電壓傳感器。用接插件將模塊與控制盒連接在一起，實(shí)現(xiàn)各種功能的設(shè)置和顯示。

主電路為6只玻璃鈍化方形晶閘管芯片，通過(guò)一體化焊接技術(shù)，將其貼在DBC（陶瓷覆銅板）上，并與導(dǎo)熱銅板焊接在一起。模塊使用時(shí)，導(dǎo)熱銅板與散熱片通過(guò)導(dǎo)熱硅脂緊密接觸。這種結(jié)構(gòu)使模塊具有很高的絕緣性能和散熱性能。

圖2是模塊電氣原理方框圖。移相控制電路部分是銀河公司自主開(kāi)發(fā)的JP-SSY01數(shù)字移相集成電路。該電路為SOP28封裝，5V單一電源供電，全數(shù)字化處理方式，具有很高的移相精度及對(duì)稱(chēng)度。對(duì)控制端加0～10V電平信號(hào)，即可控制移相角度。

同步變壓器輸出同步信號(hào)給移相電路，其中另一路給單片機(jī)，作為單片機(jī)采集電壓、電流信號(hào)的基準(zhǔn)。這樣，就克服了如果交流電頻率變化帶來(lái)的計(jì)算誤差，提高了計(jì)算精度。

傳感器包括電壓傳感器和電流傳感器。兩種傳感器中均使用了霍爾元件，具有體積小、反應(yīng)快、線形度高的特點(diǎn)，通過(guò)與模塊結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計(jì)，方便地置于模塊內(nèi)部。兩種傳感器將電壓模擬量、電流模擬量傳給12位高速A/D轉(zhuǎn)換器，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，將相應(yīng)的數(shù)字量傳給單片機(jī)，以供單片機(jī)進(jìn)行處理。

顯示、控制部分采用串行口與單片機(jī)進(jìn)行通信，這種通信方式大大減少了該部分與模塊內(nèi)部的連線。5個(gè)數(shù)碼管顯示，8個(gè)按鍵控制，使顯示與控制直觀、方便。

3主要功能

智能電機(jī)控制模塊主要完成電壓斜坡起動(dòng)，限流起動(dòng)，電壓突跳起動(dòng)，軟停車(chē)，節(jié)能運(yùn)行，過(guò)流、過(guò)熱、缺相保護(hù)等功能。

3.1電壓斜坡起動(dòng)

如圖3所示，系統(tǒng)首先給電機(jī)加一個(gè)電壓Us，之后電壓線性上升，從Us增加到最大電壓Umax，即電網(wǎng)輸入電壓。Us由用戶設(shè)定，可供用戶選擇的電壓為80～300V。ts也由用戶設(shè)定，可以在1～90s選擇。在實(shí)際使用中，用戶根據(jù)實(shí)際情況，例如電機(jī)功率大小、負(fù)載大小等，選擇合適的參數(shù)，達(dá)到最佳起動(dòng)效果。

這種起動(dòng)方式的特點(diǎn)是起動(dòng)平穩(wěn)，可減少起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)大大減輕起動(dòng)力矩對(duì)負(fù)載帶來(lái)的機(jī)械振動(dòng)。

3.2限流起動(dòng)

如圖4所示，這種起動(dòng)方式是由用戶設(shè)定一電流值Ik，在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中，實(shí)際電流不超過(guò)設(shè)定值Ik。Ik由用戶根據(jù)實(shí)際負(fù)載大小自己設(shè)定。

限流起動(dòng)可以使大慣性負(fù)載以最小電流起動(dòng)加速，可以通過(guò)設(shè)置電流上限，以滿足在電網(wǎng)容量有限的場(chǎng)合使用。這種起動(dòng)方式特別適合于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。

3.3電壓突跳起動(dòng)

實(shí)際應(yīng)用中，很多負(fù)載具有很大的靜摩擦力。在電壓斜坡起動(dòng)方式中，電壓是由小到大逐漸上升的。如果直接使用電壓斜坡方式起動(dòng)，在起動(dòng)開(kāi)始的一段時(shí)間內(nèi)，因所加電壓太小，克服不了負(fù)載的靜摩擦力，電機(jī)不動(dòng)，這可能會(huì)造成電機(jī)因發(fā)熱而損壞的情況。電壓突跳功能則解決了這個(gè)問(wèn)題。在電機(jī)起動(dòng)前，模塊先輸出一電壓Ut，且持續(xù)一段時(shí)間tt，用以克服靜摩擦力，待電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)之后，再按照原設(shè)定方式起動(dòng)，從而比較好地保護(hù)了電機(jī)，如圖5所示。對(duì)于不需要該功能的負(fù)載，只要將tt設(shè)置為0即可。Ut可調(diào)整，范圍是0～380V，tt可調(diào)整，范圍是0～10s。

3.4軟停車(chē)

如圖6所示，按下停車(chē)鍵后，模塊的輸出電壓立即下降到Up1，然后逐漸下降，經(jīng)過(guò)時(shí)間tp后，下降到Up2，再立即下降到0。Up可調(diào)整，范圍是100～380V；Up2可調(diào)整，范圍是0～300V；tp調(diào)整的范圍是0～90s。

軟停車(chē)可以大大減少管道傳輸中液體的沖擊。

3.5節(jié)能運(yùn)行

對(duì)于大摩擦負(fù)載，由于起動(dòng)電流大，需要功率較大的電動(dòng)機(jī)，而在正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)載力矩比電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩小得多，這就造成電動(dòng)機(jī)輕載運(yùn)行。對(duì)于間歇性負(fù)載，持續(xù)大電流的工作時(shí)間占整個(gè)工作周期很小一部分，從而造成輕載時(shí)無(wú)功損耗?浪費(fèi)，使運(yùn)行功率因數(shù)大大降低。智能電機(jī)控制模塊通過(guò)檢測(cè)電壓和電流，根據(jù)負(fù)載大小自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓，使電機(jī)工作在最佳效率工作區(qū)，達(dá)到節(jié)能目的。

3.6保護(hù)功能

共有三種保護(hù)功能：過(guò)流保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)，缺相保護(hù)。

在起動(dòng)或者運(yùn)行過(guò)程中如果出現(xiàn)上述三種故障之一，模塊會(huì)自動(dòng)斷電，控制盒上的數(shù)碼管會(huì)閃爍顯示故障原因，待排除故障以后，按復(fù)位鍵即可恢復(fù)正常。

在上述保護(hù)中，過(guò)流保護(hù)值可調(diào)。

4實(shí)驗(yàn)情況及實(shí)際應(yīng)用效果

我們對(duì)一只正在使用中的智能電機(jī)控制模塊進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量并作了記錄。所用負(fù)載為18.5kW風(fēng)機(jī)，供電電壓實(shí)際測(cè)量值為390V左右。

為了作一個(gè)比較，首先拆掉模塊進(jìn)行直接起動(dòng)。合上空氣開(kāi)關(guān)后，電壓立即上升到390V，電流快速上升到150A，持續(xù)一段時(shí)間，逐漸下降，最后穩(wěn)定在30A左右。同時(shí)，可清楚地聽(tīng)到由于大電流沖擊，使風(fēng)機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)而發(fā)出的噪聲。

然后接上智能電機(jī)控制模塊，設(shè)置為限流方式起動(dòng)，限流值為90A，打開(kāi)節(jié)能運(yùn)行。按下“起動(dòng)”鍵，可觀測(cè)到電流上升速度明顯變慢，逐漸上升到90A，保持2～3s后，逐漸下降為30A。電壓由0V緩慢上升到390V。起動(dòng)時(shí)間為6s。在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)起動(dòng)平穩(wěn)，聽(tīng)不到機(jī)械沖擊的噪聲。15s后，電壓逐漸下降為355V，電流不變，開(kāi)始穩(wěn)定運(yùn)行。

數(shù)字式智能電機(jī)控制模塊現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)領(lǐng)域和其他場(chǎng)合，實(shí)際應(yīng)用效果如下：

1）降低了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流；

2）避免了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)供電線路瞬間電壓跌落，造成電網(wǎng)上用電設(shè)備、儀表誤動(dòng)作；

3）防止了起動(dòng)時(shí)由于產(chǎn)生的力矩沖擊，而使機(jī)械斷軸或產(chǎn)生廢品；

4）可以較頻繁地起動(dòng)電動(dòng)機(jī)(軟起動(dòng)裝置一般允許10次/h，而使電動(dòng)機(jī)不致過(guò)熱)；

5）對(duì)泵類(lèi)負(fù)載可以防止水錘效應(yīng)，防止管道破裂；

6）對(duì)某些工藝應(yīng)用(如染紗機(jī)械)，可防止由于起動(dòng)過(guò)快而產(chǎn)生染色不勻的質(zhì)量問(wèn)題；

7）對(duì)某些易碎的容器灌漿生產(chǎn)線，可防止容器破損；

8）適應(yīng)供電變壓器容量較低的場(chǎng)合(如注塑機(jī))；

9）可以降低電網(wǎng)適配容量，節(jié)省增容費(fèi)開(kāi)支；

10）適用于需要方便地調(diào)節(jié)起動(dòng)特性的場(chǎng)合。

第3篇

1.1我國(guó)工業(yè)控制的情況

傳統(tǒng)的手工生產(chǎn)方式被機(jī)械設(shè)備所取代，在一段時(shí)期內(nèi)的確使生產(chǎn)效率得到了顯著提高，對(duì)于經(jīng)濟(jì)水平較低的工業(yè)發(fā)展初期，尚可滿足生產(chǎn)的需求。然而隨著社會(huì)的進(jìn)步，時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品提出了更高的要求，無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量、精度，都提高到了一個(gè)新的層次。單純的機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)以及人工操作的生產(chǎn)方式已無(wú)法滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。電子技術(shù)的應(yīng)用則解決了這一難題，采用可編程邏輯控制器和單片機(jī)，并將所需的控制程序?qū)懭耄耆軌驖M足工業(yè)控制的要求。同時(shí)有效降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了大量的人力資源，僅需較少的技術(shù)人員進(jìn)行看護(hù)。此外，隨著人工智能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，設(shè)備在程序的控制下，可以解決生產(chǎn)中遇到的較為簡(jiǎn)單的問(wèn)題。然而，雖然近年來(lái)電子技術(shù)獲得了廣泛的應(yīng)用，我國(guó)的電子技術(shù)水平總體來(lái)說(shuō)仍然不高，與國(guó)外的電子技術(shù)公司相比存在較大的差距，不利于我國(guó)工業(yè)控制的發(fā)展，我國(guó)的電子技術(shù)行業(yè)面臨的形勢(shì)依然較為嚴(yán)峻。

1.2自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用

自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，廣義的講是指對(duì)于新能源和信息技術(shù)的充分運(yùn)用的一種特殊生產(chǎn)方式，并以人力資源占用的最小化為宗旨。在工業(yè)生產(chǎn)中，其生產(chǎn)的目標(biāo)和目的經(jīng)由各種參數(shù)來(lái)得以表達(dá)，從而形成一種新型的生產(chǎn)模式，在這一模式下，無(wú)需人工管理，即所謂的自動(dòng)化。當(dāng)前，自動(dòng)化技術(shù)的管理理念已經(jīng)頗具系統(tǒng)性和綜合性，這種先進(jìn)的生產(chǎn)體系和生產(chǎn)方式也逐漸獲得人們的重視，越來(lái)越多的資源被投入到自動(dòng)化技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)中去。實(shí)踐已經(jīng)證明，社會(huì)的進(jìn)步離不開(kāi)經(jīng)濟(jì)的繁榮，而工業(yè)則是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)繁榮的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，發(fā)展現(xiàn)代化的工業(yè)已經(jīng)成為時(shí)代的主題。發(fā)展工業(yè)的進(jìn)程中，自動(dòng)化技術(shù)是重要的基礎(chǔ)，是確保工業(yè)生產(chǎn)順利進(jìn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。工業(yè)正向著系統(tǒng)化、綜合化、全面化的方向發(fā)展，而自動(dòng)化則為其創(chuàng)造了發(fā)展的核心環(huán)境。工業(yè)的管理是一項(xiàng)復(fù)雜而系統(tǒng)的工程，自動(dòng)化的管理亦是如此。因此，需要借鑒國(guó)外先進(jìn)的自動(dòng)化管理理念，從而推動(dòng)我國(guó)的自動(dòng)化管理體系的發(fā)展，推動(dòng)工業(yè)控制領(lǐng)域的進(jìn)步。自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，主要體現(xiàn)在對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的控制。簡(jiǎn)單的說(shuō)是一種管理的控制流程，以自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中監(jiān)測(cè)、調(diào)度、管理的自動(dòng)化。從近年來(lái)應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的成果來(lái)看，自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量都有著非常重要的提升作用。除此之外，還能夠有效的減少生產(chǎn)的能源消耗，這對(duì)于當(dāng)前能源消耗較大、能源不足、環(huán)境污染較為嚴(yán)重的現(xiàn)狀，具有非常重要的意義。

2電子技術(shù)的作用

21世紀(jì)，傳統(tǒng)工業(yè)對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的提升所起到的推動(dòng)作用已經(jīng)不十分顯著，而新興的電子技術(shù)則為經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了新鮮的活力。電子技術(shù)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化的關(guān)鍵要素，因此在工業(yè)控制領(lǐng)域，電子技術(shù)的作用也是不容忽視的。衡量一個(gè)國(guó)家的技術(shù)水平，有多種因素，而電子技術(shù)的發(fā)展水平則是其中較為關(guān)鍵的因素。當(dāng)前，我國(guó)無(wú)論在經(jīng)濟(jì)水平還是在技術(shù)水平方面，較之以前都有了重大的進(jìn)步，取得的成果也是十分顯著的。然而，卻并不能滿足于現(xiàn)狀，應(yīng)該看到，與世界上發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的電子技術(shù)水平還有待完善和提高，尤其是高科技的尖端電子技術(shù)領(lǐng)域，與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距仍然很大。因此，當(dāng)前的任務(wù)則是逐漸擺脫從國(guó)外引進(jìn)產(chǎn)品的現(xiàn)狀，加強(qiáng)電子技術(shù)的研發(fā)力度，積極開(kāi)發(fā)出我國(guó)自己的尖端電子產(chǎn)品。

3電子技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用

3.1提高生產(chǎn)效率

電子芯片是實(shí)現(xiàn)電子技術(shù)的重要載體，也是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的主要媒介。通過(guò)將設(shè)定好的程序?qū)懭腚娮有酒儆呻娮有酒瑘?zhí)行程序，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行控制。無(wú)需人工干預(yù)，即可準(zhǔn)確地控制機(jī)械設(shè)備的操作。人工控制被寫(xiě)入特定程序的電子芯片所取代，避免了人工誤操作帶來(lái)的不利因素，無(wú)需休息，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷生產(chǎn)，因此極大的提高了生產(chǎn)效率。相應(yīng)的，工作人員的數(shù)量和工作的強(qiáng)度都得以降低，進(jìn)而減少人員成本。對(duì)傳統(tǒng)的工業(yè)控制進(jìn)行改造，將電子技術(shù)融入其中，不可避免地需要大量資金，尤其是在改建初期，需要投入較多的人力和物力，然而從長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來(lái)看，對(duì)于企業(yè)效益的提高和可持續(xù)發(fā)展，其發(fā)揮的作用是不容忽視的。

3.2提高加工的精度

第4篇

從20世紀(jì)50年代開(kāi)始,一直到現(xiàn)在的幾十年探索中,人工智能化已經(jīng)可以像人一樣進(jìn)行感應(yīng)與行動(dòng),憑借著高效率、高精度以及高協(xié)調(diào)性等特點(diǎn)超越來(lái)傳統(tǒng)的控制技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)人的思維能力進(jìn)行模擬的構(gòu)想現(xiàn)在已經(jīng)得到了實(shí)現(xiàn),后來(lái)在程序語(yǔ)言編制上,智能化模擬的可實(shí)施性也得到而來(lái)增加。隨著電氣工程自動(dòng)化控制技術(shù)的不斷發(fā)展,智能化技術(shù)的市場(chǎng)得到不斷拓寬,這種技術(shù)的應(yīng)用不僅可以使電氣工程的工作速度得到提高,同時(shí)還在電氣工程中節(jié)約了大量的人力與物力[1]。智能化技術(shù)在整個(gè)電氣自動(dòng)化控制行業(yè)中主要是利用不斷實(shí)踐來(lái)進(jìn)行的,其中包含的內(nèi)容十分廣泛并復(fù)雜。智能化技術(shù)屬于計(jì)算機(jī)高端技術(shù)的一種,因此要想很好的掌握其應(yīng)用,那么必須要具備專(zhuān)業(yè)性計(jì)算機(jī)理論知識(shí)。智能化技術(shù)不僅有效有提升了電氣自動(dòng)化控制的工作效率,同時(shí)也也很大程度上降低了工作人員的壓力,優(yōu)化了資源配置,促進(jìn)了電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)作。

2智能化技術(shù)的主要特點(diǎn)分析

對(duì)于很多人來(lái)說(shuō),智能化技術(shù)是一個(gè)陌生的詞匯,然而它卻與我們的生活息息相關(guān),下面我們就對(duì)它的主要特點(diǎn)進(jìn)行闡述,幫助大家深入理解智能化技術(shù)。作為電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),電氣工程自動(dòng)化控制對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行存在著決定性的作用,為了保證電氣工程的順利發(fā)展,從而有效提升恒業(yè)的整體水平,對(duì)智能化技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用是大勢(shì)所趨。

2.1高精度與高效率

在電氣工程自動(dòng)化控制中,精度與效率是兩項(xiàng)重要指標(biāo),在智能化技術(shù)指導(dǎo)留下,對(duì)多個(gè)CPU與高速CPU芯片進(jìn)行使用,電氣工程控制工作效率與精度得到了顯著的提高。

2.2多系統(tǒng)控制

智能化技術(shù)的應(yīng)用可以有效減少相關(guān)工序,同時(shí)還能使工作效率得到顯著提高,目前該項(xiàng)技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的實(shí)際應(yīng)用正朝著系統(tǒng)控制的方向發(fā)展著。

2.3科學(xué)計(jì)算的可見(jiàn)性

在電氣工程自動(dòng)化控制中,智能化技術(shù)的應(yīng)用可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理,不僅可以通過(guò)文字和語(yǔ)言進(jìn)行信息交流,同時(shí)還能利用圖形與動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)信息交流,這在很大程度上提升了工作的效率。

3智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

在電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用智能化技術(shù),有效提升了系統(tǒng)的工作效率,降低了工作人員的壓力,對(duì)于電氣工程自動(dòng)化控制中智能化技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:(1)怎樣將智能化技術(shù)應(yīng)用到電氣工程中對(duì)病因的診斷與維修之中;(2)如何對(duì)電氣產(chǎn)品與設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);(3)通過(guò)怎樣的形式對(duì)電氣工程智能化控制進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

3.1對(duì)電氣工程自動(dòng)化控制中的病因進(jìn)行診斷

利用傳統(tǒng)的人工方式對(duì)電氣工程系統(tǒng)中的病因進(jìn)行診斷是非常復(fù)雜的,同時(shí)對(duì)工作人員的要求也非常高,而且也不能對(duì)病因進(jìn)行準(zhǔn)確的診斷。在電氣工程自動(dòng)化控制中難免會(huì)發(fā)生一些設(shè)備和數(shù)據(jù)問(wèn)題,依靠人工診斷方式往往不能對(duì)病因進(jìn)行及時(shí)的診斷與處理。而智能化技術(shù)的應(yīng)用不僅可以使病因診斷的效率得到明顯提高,同時(shí)還可以使定時(shí)檢測(cè)與診斷得到實(shí)現(xiàn),在這一過(guò)程中很多問(wèn)題的出現(xiàn)都會(huì)得到避免。

3.2對(duì)電氣工程設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化

在傳統(tǒng)電氣工程設(shè)計(jì)中,往往需要通過(guò)工作人員在工作過(guò)程中進(jìn)行反復(fù)的實(shí)驗(yàn)才能完成。在這一過(guò)程中工作人員很有可能不會(huì)考慮到一些具體情況。如果真的出現(xiàn)復(fù)雜性的問(wèn)題,也不能對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的解決,在這種情況下,工作人員不僅要掌握大量的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí),同時(shí)還要很好的將自己已經(jīng)掌握的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際應(yīng)用中。智能化技術(shù)得到應(yīng)用以后,設(shè)計(jì)人員就可以利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和相應(yīng)的軟件對(duì)電氣工程自動(dòng)化控制進(jìn)行設(shè)計(jì),這樣一來(lái),設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性得到而來(lái)增加,同時(shí)設(shè)計(jì)樣式也非常豐富,另外,還能對(duì)一些復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的處理,電氣工程自動(dòng)化控制的順利運(yùn)行就得到而來(lái)有效的保證。

3.3對(duì)整個(gè)電氣工程進(jìn)行自動(dòng)化控制

電氣工程控制系統(tǒng)中存在著很多控制環(huán)節(jié),智能化技術(shù)的應(yīng)用正好可以使對(duì)整個(gè)電氣工程的自動(dòng)化控制得到實(shí)現(xiàn)。智能化技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣工程的自動(dòng)化控制。其中,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的應(yīng)用是非常關(guān)鍵的,它可以進(jìn)行反向的算法,同時(shí)具有多層次的結(jié)構(gòu)。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的子系統(tǒng)中,其中的一個(gè)子系統(tǒng)可以結(jié)合系統(tǒng)參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子的速度進(jìn)行調(diào)控與判斷,而另一個(gè)子系統(tǒng)就可以按照以上參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子的速度進(jìn)行判斷與控制。目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制已經(jīng)在識(shí)別模式以及信號(hào)處理等方面得到了廣泛的應(yīng)用。智能化手段的應(yīng)用使電氣工程的遠(yuǎn)距離與無(wú)人操控自動(dòng)化控制得到了實(shí)現(xiàn),通過(guò)公司局域網(wǎng)的幫助,智能化技術(shù)的應(yīng)用使得對(duì)電氣系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行了詳細(xì)的反饋分析。

4結(jié)語(yǔ)

第5篇

論文關(guān)鍵詞：模塊教學(xué)，制作，電子鐘

 

單片機(jī)技術(shù)作為現(xiàn)代電子技術(shù)的重要基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制，機(jī)電一體化產(chǎn)品，智能儀器，家用電器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信等方面，是各類(lèi)控制系統(tǒng)的核心。《單片機(jī)控制技術(shù)》是在前面所學(xué)《單片機(jī)基礎(chǔ)1》和《單片機(jī)基礎(chǔ)2》教學(xué)模塊的基礎(chǔ)上，進(jìn)行小型單片機(jī)電子產(chǎn)品軟硬件設(shè)計(jì)和制作的教學(xué)模塊。通過(guò)本模塊的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生掌握單片機(jī)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用，鍛煉學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力，為將來(lái)從事單片機(jī)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、檢測(cè)和維護(hù)等工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一、教學(xué)實(shí)施設(shè)想

依據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研制過(guò)程，模塊《單片機(jī)控制技術(shù)》可分為單片機(jī)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)與調(diào)試和單片機(jī)程序設(shè)計(jì)與調(diào)試兩個(gè)部分，在綜合應(yīng)用階段將二者融為一體。通過(guò)本模塊的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，熟悉單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成和開(kāi)發(fā)方法，懂得單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試與維護(hù)技術(shù)，并在實(shí)際制作的基礎(chǔ)上制作，了解單片機(jī)控制的電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)管理方法。

在“教、學(xué)、做”一體的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)分組實(shí)施，提高學(xué)生的溝通能力、團(tuán)隊(duì)合作及協(xié)調(diào)能力，提高學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎悸罚b密的工作方式和強(qiáng)烈的責(zé)任意識(shí)。教學(xué)實(shí)施按照3個(gè)階段逐級(jí)深入：①基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)講解；②基本應(yīng)用訓(xùn)練；③綜合實(shí)際制作。

二、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

曾經(jīng)有人這樣說(shuō)過(guò)，如果用數(shù)碼管和按鍵，做一個(gè)可以調(diào)整時(shí)間的電子鐘出來(lái)，那么你的單片機(jī)就算入門(mén)了60%了。我認(rèn)為這句話是有道理的。基于單片機(jī)技術(shù)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘能夠涵蓋單片機(jī)課程的大部份知識(shí)點(diǎn)，對(duì)單片機(jī)知識(shí)的應(yīng)用，其綜合度是相當(dāng)高的。

本模塊以4位數(shù)碼管實(shí)時(shí)時(shí)鐘的硬件電路和程序設(shè)計(jì)為載體，以8位數(shù)碼管實(shí)時(shí)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)和制作為任務(wù)驅(qū)動(dòng)，將單片機(jī)有關(guān)知識(shí)點(diǎn)融入“教、學(xué)、做”一體，采用分組實(shí)施，逐級(jí)深入的方式，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用單片機(jī)知識(shí)進(jìn)行小型電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、調(diào)試和制作能力。

本模塊按照教學(xué)計(jì)劃，可以分為5個(gè)學(xué)習(xí)情境：

1）單片機(jī)最小系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

以4位數(shù)碼管實(shí)時(shí)時(shí)鐘為例，講授單片機(jī)最小系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)方法核心期刊目錄。

2）單片機(jī)定時(shí)與中斷功能的應(yīng)用

以含四個(gè)按鍵和4位數(shù)碼管的可以調(diào)整時(shí)間的實(shí)時(shí)時(shí)鐘為例，講授單片機(jī)定時(shí)與中斷功能的實(shí)現(xiàn)方法。

3）單片機(jī)與數(shù)碼管顯示器接口的設(shè)計(jì)

以4位數(shù)碼管實(shí)時(shí)時(shí)鐘為例，講授單片機(jī)與數(shù)碼管顯示器的接口設(shè)計(jì)方法。

4）單片機(jī)與LCD顯示器1602接口的設(shè)計(jì)

以一片1602作為單片機(jī)實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示屏為例，講授單片機(jī)與LCD顯示器1602接口的設(shè)計(jì)方法。

5）制作單片機(jī)電子鐘

在教師指導(dǎo)下，應(yīng)用單片機(jī)中斷、定時(shí)技術(shù)，通過(guò)調(diào)整鍵、加1鍵、減1鍵、確定鍵四個(gè)按鍵，用8位數(shù)碼管（或用一片1602）制作一個(gè)可以調(diào)整時(shí)間的電子時(shí)鐘，顯示格式為：時(shí)-分-秒 XX-XX-XX。

通過(guò)以上5個(gè)學(xué)習(xí)情境的訓(xùn)練，學(xué)生最終完成1臺(tái)具有調(diào)時(shí)功能的單片機(jī)電子鐘作品，并以作品的完成情況和完成過(guò)程進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。

三、思考與展望

1、模塊《單片機(jī)控制技術(shù)》 以單片機(jī)控制的電子鐘的設(shè)計(jì)制作為載體，將單片機(jī)多個(gè)知識(shí)點(diǎn)串連到一起，按照由淺到深逐級(jí)深入，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作、細(xì)致耐心、動(dòng)腦動(dòng)手等能力，全方位地將知識(shí)性、趣味性、實(shí)用性融為一體，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，理論聯(lián)系實(shí)際，制作實(shí)用的單片機(jī)電子小產(chǎn)品。

2、“單片機(jī)工作室”是我系單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的“第二課堂”制作，對(duì)于已不能滿足模塊課程教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)秀學(xué)生，要依托“單片機(jī)工作室”，注重單片機(jī)優(yōu)秀人才的培養(yǎng)，提高他們參與創(chuàng)新實(shí)踐的能力，特別是在參加市、省各項(xiàng)課外科技競(jìng)賽活動(dòng)和技師班課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)論文設(shè)計(jì)中，為學(xué)生采用單片機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)作品提供有力的支持。

3、今后要不斷延伸教學(xué)模塊。要與合作企業(yè)共同制定教學(xué)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將“教室與實(shí)訓(xùn)室”、“教師與師傅”、“學(xué)生與學(xué)徒”、“作業(yè)與作品”四者合一的開(kāi)展單片機(jī)教學(xué)。在與企業(yè)共建校外實(shí)習(xí)基地的基礎(chǔ)上，依據(jù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將單片機(jī)實(shí)用項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程融入教學(xué)，實(shí)現(xiàn)仿真企業(yè)環(huán)境條件下的教學(xué)，突出技術(shù)應(yīng)用的職業(yè)性。

4、要積極整合校內(nèi)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，積極開(kāi)展對(duì)外技術(shù)服務(wù)，強(qiáng)化課外“產(chǎn)學(xué)研”與課內(nèi)“教學(xué)做”的相互滲透。由單片機(jī)課程專(zhuān)任教師、企業(yè)技術(shù)人員與部分學(xué)生共同組成項(xiàng)目組，開(kāi)發(fā)研制科技含量高、低成本、測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、使用簡(jiǎn)單、實(shí)用的單片機(jī)產(chǎn)品，使學(xué)生不斷積累單片機(jī)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，熟悉企業(yè)生產(chǎn)開(kāi)發(fā)流程，深刻理解企業(yè)對(duì)人才的具體要求，直接接觸社會(huì)流行技術(shù)，實(shí)現(xiàn)學(xué)校教育與社會(huì)需求之間的無(wú)縫對(duì)接。

第6篇

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化，發(fā)展方向，技術(shù)應(yīng)用

 

機(jī)電一體化技術(shù)是面向應(yīng)用的跨學(xué)科的技術(shù)，它是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)和控制技術(shù)等有機(jī)融合、相互滲透的結(jié)果。

1機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 1.1 數(shù)控機(jī)床的問(wèn)世,為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展寫(xiě)下了歷史的第一頁(yè); 1.2 微電子技術(shù)為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了勃勃生機(jī); 1.3 可編程序控制器、'電力電子'等的發(fā)展為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展提供了堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ); 1.4 激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展躍上新臺(tái)階.

2機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展方向

機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴(lài)于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。 2.1 數(shù)字化

微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。 2.2 智能化

即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類(lèi)似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。論文參考網(wǎng)。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論 、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開(kāi)辟了廣闊天地。 2.3 模塊化

由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類(lèi)和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開(kāi)發(fā)出新的產(chǎn)品。 2.4 網(wǎng)絡(luò)化

由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用電器系統(tǒng)，使人們?cè)诩依锟沙浞窒硎芨鞣N高技術(shù)帶來(lái)的好處，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 2.5 人性化

機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來(lái)愈重要，機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對(duì)人來(lái)說(shuō)還是一種藝術(shù)享受。

2.6 微型化

微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機(jī)電系統(tǒng)(Micro ElectronicMechanical Systems，簡(jiǎn)稱(chēng)MEMS)是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。

2.7 集成化

集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過(guò)程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測(cè)、管理等多種工序。為了實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運(yùn)轉(zhuǎn)，然后再通過(guò)軟、硬件將各個(gè)層次有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。 2.8 帶源化

是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽(yáng)能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場(chǎng)合無(wú)法使用電能，因而對(duì)于運(yùn)動(dòng)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，自帶動(dòng)力源具有獨(dú)特的好處。論文參考網(wǎng)。帶源化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。 2.9 綠色化

綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷(xiāo)毀時(shí)應(yīng)符合環(huán)保和人類(lèi)健康的要求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時(shí)，產(chǎn)品可分解和再生利用。

3 典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品 機(jī)電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機(jī))和基礎(chǔ)元、部件兩大類(lèi)。典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、汽車(chē)電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD／CAM系統(tǒng)等。典型的機(jī)電一體化基礎(chǔ)元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機(jī)、傳感器、專(zhuān)用集成電路、伺服機(jī)構(gòu)等。論文參考網(wǎng)。這些典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、市場(chǎng)前景分析從略。

4 機(jī)電一體化的技術(shù)應(yīng)用

在重工業(yè)企業(yè)中，機(jī)電一體化系統(tǒng)是以微處理機(jī)為核心，把微機(jī)、工控機(jī)、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，采用組裝合并方式，為實(shí)現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強(qiáng)系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。

4.1 智能化控制技術(shù)(IC)

由于重工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于重工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個(gè)方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車(chē)間、軋鋼系統(tǒng)、冷連軋等。 4.2 分布式控制系統(tǒng)(DCS)

分布式控制系統(tǒng)采用一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)指揮若干臺(tái)面向控制的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控計(jì)算機(jī)和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級(jí)的、三級(jí)的或更多級(jí)的。利用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測(cè)控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能將越來(lái)越多。不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程控制，而且還可以實(shí)現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)調(diào)度、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理功能，成為一種測(cè)、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點(diǎn)控制功能多樣化、操作簡(jiǎn)便、系統(tǒng)可以擴(kuò)展、維護(hù)方便、可靠性高等特點(diǎn)。DCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護(hù)功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動(dòng)控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強(qiáng)，具有更高的安全性，是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。 4.3 開(kāi)放式控制系統(tǒng)(OCS)

開(kāi)放控制系統(tǒng)(Open Control System)是目前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念。“開(kāi)放”意味著對(duì)一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識(shí)和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開(kāi)放控制系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營(yíng)、管理、決策的集成，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線使現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制一體化。 4.4 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)

重工業(yè)企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)管理以及過(guò)程控制連成一體，用以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程全局和過(guò)程一體化控制。目前重工業(yè)企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了過(guò)程自動(dòng)化，但這種“自動(dòng)化孤島”式的單機(jī)自動(dòng)化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過(guò)程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代重工業(yè)生產(chǎn)的要求。未來(lái)重工業(yè)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，及時(shí)交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫(kù)存，加速資金周轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強(qiáng)管理，獲取必須的經(jīng)濟(jì)效益，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

4.5 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(FBT)

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(Fied Bus Technology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號(hào)傳輸技術(shù)(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表裝置與更高一級(jí)的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進(jìn)行雙向傳送。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)連接導(dǎo)線。現(xiàn)場(chǎng)總線的引入導(dǎo)致DCS的變革和新一代圍繞開(kāi)放自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器和現(xiàn)場(chǎng)就地控制站等的發(fā)展。 4.6 交流傳動(dòng)技術(shù)

傳動(dòng)技術(shù)在重工業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。隨著電力、電子、技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動(dòng)的優(yōu)越性，電氣傳動(dòng)技術(shù)在不久的將來(lái)由交流傳動(dòng)全面取代直流傳動(dòng)，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實(shí)用化得以實(shí)現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達(dá)到和超過(guò)直流調(diào)速水平。現(xiàn)在無(wú)論大容量電機(jī)或中小容量電機(jī)都可以使用，同步電機(jī)或異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動(dòng)系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。

綜上，我們不難發(fā)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)在的社會(huì)生產(chǎn)中占據(jù)了越來(lái)越多的行業(yè)和領(lǐng)域，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來(lái)越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來(lái)越光明。

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5蔡慶蘇,孟梅芳; 機(jī)電一體化技術(shù)及其應(yīng)用研究 [J];科技創(chuàng)業(yè)月刊;2005(3)

第7篇

關(guān)鍵詞：直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，定子磁鏈，無(wú)速度傳感器，展望

 

引言

交流電動(dòng)機(jī)自1885年出現(xiàn)后，由于一直沒(méi)有理想的調(diào)速方案，而只被用于恒速拖動(dòng)領(lǐng)域。近三四十年來(lái)，電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，為交流調(diào)速產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了有利條件，使交流調(diào)速系統(tǒng)逐步具備了寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度、快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)和四象限運(yùn)行等技術(shù)性能，完全可與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美。由于直流調(diào)速系統(tǒng)所固有的缺點(diǎn)，目前，無(wú)論是調(diào)速領(lǐng)域還是伺服領(lǐng)域，交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已逐步占據(jù)主導(dǎo)地位并有逐漸取代直流驅(qū)動(dòng)的趨勢(shì)。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是繼矢量控制技術(shù)之后的一種新型高效的交流變頻調(diào)速技術(shù)，它以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了、轉(zhuǎn)矩快速響應(yīng)、魯棒性好等一系列的優(yōu)點(diǎn)正受廣大學(xué)者的青睞。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)自誕生以來(lái)，其理論研究和實(shí)驗(yàn)工作已取得了杰出的成績(jī)，然而作為一門(mén)新興的理論和技術(shù)，必然存在不成熟和不完善的地方。鑒于此，本文針對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了詳細(xì)地?cái)⑹觥?/p>

1、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)概述

直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)（DTC）是繼矢量控制后交流調(diào)速領(lǐng)域一種新的控制方法，其特點(diǎn)是采用空間電壓矢量分析，直接在定子坐標(biāo)系下計(jì)算并控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通，采用定子磁場(chǎng)定向，進(jìn)行bang一bang控制，產(chǎn)生PWM信號(hào)。系統(tǒng)通過(guò)保持磁鏈恒定， 對(duì)轉(zhuǎn)矩直接控制。因此，控制性能不受轉(zhuǎn)子參數(shù)的影響，控制思想獨(dú)特，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

2、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)研究熱點(diǎn)

2.1 對(duì)定子磁鏈的研究

（1）定子磁鏈的數(shù)學(xué)模型

在直接轉(zhuǎn)矩控制中，定子磁鏈的實(shí)際值取決于定子電壓、電流和轉(zhuǎn)速的檢測(cè)值以及電機(jī)參數(shù)。目前，描述定子磁鏈的數(shù)學(xué)模型有3種: u – i 模型，i - n模型，u - n模型[1-2]。

u - i模型: 由定子電壓與定子電流確定定子磁鏈。

該模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受電機(jī)參數(shù)影響小。論文參考網(wǎng)。它采用開(kāi)環(huán)積分法估計(jì)定子磁鏈，在電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)可以估計(jì)出定子磁鏈。所以，當(dāng)很大時(shí)，與之相比可以忽略不計(jì)，控制精度較高。但在低速和零速運(yùn)行時(shí)，較小，與之相比不能忽略，如果對(duì)的估計(jì)誤差大，將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的控制性能。這時(shí)必須考慮的影響，需準(zhǔn)確測(cè)定出因溫度變化和磁通飽和而產(chǎn)生的變化量。

i- n 模型: 以轉(zhuǎn)子磁鏈為中間變量，由定子電流與轉(zhuǎn)速確定定子磁鏈。

在該公式中，沒(méi)有出現(xiàn)定子電阻，因此不受定子電阻變化的影響。但是，i - n模型要利用轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)及定、轉(zhuǎn)子電感值，還要精確地測(cè)量出轉(zhuǎn)子電角速度。這些參數(shù)的準(zhǔn)確性以及速度的測(cè)量精度對(duì)定子磁鏈估計(jì)的精度程度都會(huì)產(chǎn)生較大的影響，另外這些電機(jī)參數(shù)也隨著溫度和磁路飽和程度的變化而變化。

u - n模型: 由定子電壓和轉(zhuǎn)速來(lái)獲得定子磁鏈。這里僅給出改進(jìn)后的u - n模型。

改進(jìn)后的u - n 模型綜合了u - i模型和i - n模型的優(yōu)點(diǎn)，并通過(guò)修正項(xiàng)d完成了兩個(gè)模型間平滑的切換，可以作為一個(gè)全速域的定子磁鏈觀測(cè)模型。

（2）定子磁鏈的改進(jìn)方法

針對(duì)異步電機(jī)DTC系統(tǒng)中采用u – i模型觀測(cè)定子磁鏈時(shí)純積分環(huán)節(jié)造成直流分量積分漂移，引起低速時(shí)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)嚴(yán)重，采用一種具有幅值補(bǔ)償環(huán)節(jié)的改進(jìn)積分器算法取代純積分環(huán)節(jié)克服積分漂移；針對(duì)六區(qū)段電壓矢量開(kāi)關(guān)表在定子磁鏈處于區(qū)段分界線附近控制性能差，引起低速運(yùn)行時(shí)定子磁鏈內(nèi)陷和電流畸變等問(wèn)題，采用細(xì)分優(yōu)化的十二區(qū)段選擇電壓矢量開(kāi)關(guān)表來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)六區(qū)段電壓矢量開(kāi)關(guān)表。改善了異步電機(jī)DTC系統(tǒng)的低速運(yùn)行性能。

近年來(lái)，許多學(xué)者為了解決定子電阻對(duì)磁鏈的影響，引入了現(xiàn)代控制理論和智能控制理論，通常采用的方法有: 模糊定子電阻估計(jì)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)定子電阻估計(jì)、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)定子電阻估計(jì)、最小二乘法定子電阻估計(jì)[3-5]。

另外， 一些學(xué)者對(duì)定子電阻溫度變化對(duì)定子磁鏈估計(jì)的影響也進(jìn)行了研究， 提出了一些控制方案，如定子電阻溫度補(bǔ)償、模型參考自適應(yīng)在線辨識(shí)等。

2. 2　無(wú)速度傳感器技術(shù)

傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制中，低速運(yùn)行時(shí)，如果選用與轉(zhuǎn)速有關(guān)的定子磁鏈模型來(lái)確定磁鏈，那么就需要知道精確的轉(zhuǎn)速信息；如果對(duì)速度的精確控制，需要轉(zhuǎn)速反饋進(jìn)行閉環(huán)控制，同樣需要知道轉(zhuǎn)速信息。傳統(tǒng)的方法采用速度傳感器，這樣不僅增加成本，而且使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性變差。尤其對(duì)于實(shí)際應(yīng)用中不允許安裝速度傳感器的領(lǐng)域，無(wú)速度傳感器技術(shù)顯得突出重要。論文參考網(wǎng)。

無(wú)速度傳感器技術(shù)常用的速度辨識(shí)方法包括:轉(zhuǎn)差頻率法、參考模型自適應(yīng)法、卡爾曼濾波法、高頻信號(hào)注入法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的辨識(shí)方法等。目前應(yīng)用較好的方法是參考模型自適應(yīng)方法及基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的辨識(shí)方法[6-7]。這種自適應(yīng)閉環(huán)速度辨識(shí)方案，在一定的速度范圍內(nèi)，估計(jì)精度達(dá)到了相當(dāng)高的水平，然而這些方法沒(méi)有脫離電機(jī)的基本模型，在低速運(yùn)行時(shí)受電機(jī)參數(shù)的影響嚴(yán)重，尤其在零定子頻率運(yùn)行時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的不可觀測(cè)性[8]，基于模型的辨識(shí)方案往往會(huì)失效。

鑒于此，不依賴(lài)于電動(dòng)機(jī)模型而僅依賴(lài)于電動(dòng)機(jī)本身特性的辨識(shí)方法應(yīng)運(yùn)而生。Zinger等人利用轉(zhuǎn)子槽諧波可以調(diào)制出頻率與轉(zhuǎn)速成比例的定子磁鏈原理，應(yīng)用鎖相環(huán)技術(shù)來(lái)提取轉(zhuǎn)速信息[9]。高頻信號(hào)注入法彌補(bǔ)了零定子頻率情況下的速度不可觀測(cè)性，然而由于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)的磁路飽和現(xiàn)象等不完善因素，導(dǎo)致了檢測(cè)的速度信號(hào)中含有低頻干擾信號(hào)。一旦檢測(cè)的速度信號(hào)直接用于控制，必然導(dǎo)致控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)、穩(wěn)態(tài)性能惡化。如何結(jié)合高頻信號(hào)注入法與模型參考自適應(yīng)方法來(lái)獲得整個(gè)工作范圍內(nèi)都能適用的速度辨識(shí)方案將是無(wú)速度傳感器技術(shù)研究的核心內(nèi)容。

3、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)發(fā)展展望

在對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)研究熱點(diǎn)進(jìn)行了較詳細(xì)的分析與討論后，針對(duì)尚存在的問(wèn)題，本文結(jié)合當(dāng)前的科技發(fā)展情況和實(shí)際分析，對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的研究方向進(jìn)行了展望。

（1）針對(duì)傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制方法存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大的問(wèn)題，我們可以嘗試通過(guò)設(shè)計(jì)基于模糊自適應(yīng)PI調(diào)節(jié)器的多級(jí)模糊控制DTC調(diào)速系統(tǒng)來(lái)解決。在外環(huán)控制方面，為了實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩突變時(shí)系統(tǒng)的快速響應(yīng)，可以采用模糊自適應(yīng)PI調(diào)節(jié)器控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器；在內(nèi)環(huán)控制方面，也可以采用模糊控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的磁鏈兩點(diǎn)式、轉(zhuǎn)矩三點(diǎn)式的bang一bang控制，該算法能夠克服傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制方法中根據(jù)轉(zhuǎn)矩、磁鏈的大小程度簡(jiǎn)單的選擇電壓矢量這一缺點(diǎn)，全面綜合考慮了轉(zhuǎn)矩誤差的大小程度，可以實(shí)現(xiàn)大誤差大調(diào)節(jié)、小誤差小調(diào)節(jié)的智能控制。

（2）針對(duì)無(wú)速度傳感器技術(shù)尚存在的不足，我們可以嘗試用基于改進(jìn)型蟻群BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的速度辨識(shí)器來(lái)替代傳統(tǒng)速度傳感器的方法來(lái)對(duì)其控制。論文參考網(wǎng)。由于蟻群算法是一種較新型的尋優(yōu)策略，與其它的智能算法相比較，具有良好的收斂速度，且能得到的最優(yōu)解更接近理論最優(yōu)解，同時(shí)易于與其它方法結(jié)合，具有較強(qiáng)的魯棒性。相信這樣能夠更準(zhǔn)確地辨識(shí)出電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到DTC系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能要求，實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。

（3）近年來(lái)，直接轉(zhuǎn)矩控制的研究取得了很大進(jìn)展，特別是現(xiàn)代控制理論和智能控制理論的引入，在MATALB和DSP的基礎(chǔ)上，為直接轉(zhuǎn)矩的建模和實(shí)現(xiàn)控制提供了強(qiáng)有力的工具。現(xiàn)代控制理論和智能控制理論(以模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為主)等控制方案為提高直接轉(zhuǎn)矩控制的動(dòng)態(tài)性能和魯棒性奠定了理論基礎(chǔ)，并為提高直接轉(zhuǎn)矩控制的性能提供了一種非常好的新思路，如最近研究十分活躍的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、非線性控制、變結(jié)構(gòu)控制等。可見(jiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)智能化是未來(lái)研究方向之一。

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第8篇

【關(guān)鍵詞】輪轂電機(jī);多輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē);控制系統(tǒng);設(shè)計(jì)

1.引言

1886年問(wèn)世起，汽車(chē)大大拓展了人類(lèi)的活動(dòng)范圍，對(duì)人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn)，現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)已經(jīng)成為許多國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一。到目前為止，以石油為能源的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)居絕對(duì)多數(shù)。然而，這類(lèi)汽車(chē)在帶給人們方便快捷的現(xiàn)代生活的同時(shí)，其帶來(lái)的能源短缺和環(huán)境污染等一系列問(wèn)題也對(duì)社會(huì)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。節(jié)能與環(huán)保已經(jīng)成為全球各國(guó)和各大汽車(chē)制造商的共同課題。2009年，中國(guó)超越美國(guó)成為全球第一大汽車(chē)生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，2011年全國(guó)汽車(chē)銷(xiāo)量超過(guò)1850萬(wàn)輛，繼續(xù)穩(wěn)居全球第一位[1]。2011年中國(guó)汽車(chē)保有量首次突破1億輛大關(guān)，成為僅次于美國(guó)全球汽車(chē)保有量第二的國(guó)家[2]，而且有望在今后若干年繼續(xù)保持這種增長(zhǎng)趨勢(shì)。

目前，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的研究還是以對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)進(jìn)行動(dòng)力改造為主，在結(jié)構(gòu)上僅僅將內(nèi)燃機(jī)替換為電動(dòng)機(jī)，保留原來(lái)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。這樣的結(jié)構(gòu)可以利用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性比內(nèi)燃機(jī)更加理想的優(yōu)點(diǎn)，但是并沒(méi)有從根本上改變車(chē)輛的動(dòng)力特性，也沒(méi)有充分發(fā)揮電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所帶來(lái)的技術(shù)進(jìn)步。而車(chē)輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)作為電動(dòng)汽車(chē)的一種理想驅(qū)動(dòng)方式，成為電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的一個(gè)獨(dú)特方向。車(chē)輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就是將獨(dú)立控制的電機(jī)與汽車(chē)輪轂連接，省掉了各車(chē)輪之間的機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)。電機(jī)與車(chē)輪之間的連接方式主要有兩種：一是采用軸式連;二是將電機(jī)嵌入到車(chē)輪內(nèi)。輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中沒(méi)有機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)和差速器，由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，因此需要對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確控制，這也是研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在。汽車(chē)的四驅(qū)控制系統(tǒng)能夠根據(jù)各車(chē)輪的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等信息，控制并分配各輪轂電機(jī)輸出扭矩的大小，從而控制各車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)力和轉(zhuǎn)速，使汽車(chē)具有驅(qū)動(dòng)防滑功能、差速功能、良好的加速性和汽車(chē)穩(wěn)定性。

另外，在輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的體積、功率都較小，這樣既有利于汽車(chē)的總體布置，又可以保證良好的離地間隙，改善汽車(chē)的通過(guò)性。

圖1 米其林輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)

2.基于輪轂電機(jī)的電動(dòng)車(chē)底盤(pán)結(jié)構(gòu)

輪轂電機(jī)車(chē)輛平臺(tái)自身具有的線傳控制特征，使整車(chē)布置和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有很大的柔性，這些優(yōu)勢(shì)得到了各國(guó)汽車(chē)廠商和研發(fā)機(jī)構(gòu)的認(rèn)同并都展開(kāi)了相關(guān)的研究。不過(guò)受到安全法規(guī)的限制，現(xiàn)在與整車(chē)安全相關(guān)的線控技術(shù)還無(wú)法應(yīng)用到量產(chǎn)車(chē)型當(dāng)中。因此，目前對(duì)基于輪轂電機(jī)平臺(tái)的線控電動(dòng)汽車(chē)的研究主要還是處于概念車(chē)的開(kāi)發(fā)和實(shí)驗(yàn)室研究階段。

20世紀(jì)90年代初，最引人注目的就是米其林公司推出的主動(dòng)車(chē)輪，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。電動(dòng)輪轂中有兩個(gè)電動(dòng)機(jī)，一個(gè)向車(chē)輪輸出扭矩，另一個(gè)則是用于控制主動(dòng)懸架系統(tǒng)，改善舒適性、操控性和穩(wěn)定性。在兩個(gè)電動(dòng)機(jī)之間還設(shè)有制動(dòng)裝置，動(dòng)力、制動(dòng)和懸架都被集成在一起，結(jié)構(gòu)相當(dāng)緊湊。由于電動(dòng)機(jī)的扭矩易于控制，如果配備四個(gè)米其林主動(dòng)車(chē)輪便成為四驅(qū)系統(tǒng)，并且可以通過(guò)電腦對(duì)任何車(chē)輪的扭矩進(jìn)行獨(dú)立調(diào)節(jié)，僅需更多的傳感器和更復(fù)雜的程序便能實(shí)現(xiàn)。主動(dòng)車(chē)輪的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是能提供比傳統(tǒng)汽車(chē)更好的被動(dòng)安全性。由于舍去了發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱，車(chē)頭的緩沖區(qū)將變得高效與充足。

圖2 豐田公司i-unit概念車(chē)

圖3 VOLVO公司提出的ACM車(chē)輪總成方案

豐田汽車(chē)公司從上世紀(jì)九十年代末開(kāi)始進(jìn)行輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)車(chē)的開(kāi)發(fā)，重點(diǎn)研究基于傳統(tǒng)汽車(chē)底盤(pán)的輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)走向?qū)嵱没年P(guān)鍵技術(shù)，如傳統(tǒng)懸架、轉(zhuǎn)向和制動(dòng)系統(tǒng)等如何改進(jìn)設(shè)計(jì)，以適應(yīng)輪轂電機(jī)在車(chē)輪上的安裝，全新結(jié)構(gòu)的輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等[7]。豐田汽車(chē)公司在2005年推出了一款最小型的i-unit概念車(chē)，該車(chē)重180公斤，由鋰離子電池通過(guò)后輪內(nèi)的輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)[8]。前兩轉(zhuǎn)向車(chē)輪由獨(dú)立電機(jī)控制，可實(shí)現(xiàn)正負(fù)90度轉(zhuǎn)角，車(chē)輛最小轉(zhuǎn)彎半徑達(dá)到0.9米。i-unit采用電傳操縱和側(cè)面駕駛桿控制，比方向盤(pán)反應(yīng)更加靈敏，車(chē)體高度和軸距根據(jù)上下車(chē)和不同速度駕駛的需要而自動(dòng)調(diào)節(jié)，低速行駛時(shí)車(chē)體升高，駕車(chē)者視線幾乎與站立時(shí)相同，可以輕松地在人群中穿行，高速時(shí)則自動(dòng)降低重心，保持穩(wěn)定，減少阻力。

瑞典VOLVO公司Chassis Engineering部門(mén)提出一種ACM（Autonomous Corner Module）車(chē)輪總成的構(gòu)想。這種車(chē)輪總成集成輪轂電機(jī)，雙轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)，摩擦制動(dòng)器、主動(dòng)懸架系統(tǒng)和減震器。根據(jù)不同的車(chē)輛軸荷和應(yīng)用場(chǎng)合，通過(guò)對(duì)執(zhí)行器參數(shù)的調(diào)整，ACM可以支持不同類(lèi)型全線控智能車(chē)輛。目前VOLVO已經(jīng)對(duì)這種構(gòu)想申請(qǐng)了專(zhuān)利保護(hù)[15]。

3.多輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)

盡管電動(dòng)輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域存在很大優(yōu)勢(shì)，但卻沒(méi)有大規(guī)模的普及，甚至沒(méi)有出現(xiàn)一款商品化車(chē)型。究其原因，除了生產(chǎn)成本偏高的因素外，更主要的是四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)在整車(chē)動(dòng)力性及穩(wěn)定可靠性等技術(shù)方面存在諸多問(wèn)題，欲提高電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē)的整車(chē)性能，以下是必須解決的關(guān)鍵技術(shù)：

（1）輪轂電機(jī)及其控制技術(shù)。輪轂電機(jī)作為四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力源，必須具有足夠大的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩、合適的轉(zhuǎn)速以及相應(yīng)的調(diào)速范圍，這樣才能保障電動(dòng)汽車(chē)擁有良好的動(dòng)力性。

（2）驅(qū)動(dòng)輪之間的電子差速技術(shù)。車(chē)輪在路面上保持純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)是最理想的狀態(tài)，但是當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎或在不平路面上行駛時(shí)，由于汽車(chē)內(nèi)外車(chē)輪的行駛路徑長(zhǎng)度不同，如果仍然要求內(nèi)外車(chē)輪轉(zhuǎn)速一致，必然會(huì)造成車(chē)輪的打滑和拖行。傳統(tǒng)汽車(chē)是使用機(jī)械差速器解決這一問(wèn)題的，它將內(nèi)外車(chē)輪輪速進(jìn)行重新分配，解決了輪胎過(guò)度磨損和功率循環(huán)等問(wèn)題。但是機(jī)械差速器具有轉(zhuǎn)矩平均分配的特性，致使汽車(chē)的內(nèi)外車(chē)輪在不同路況下行駛時(shí)，極易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。對(duì)于四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)各驅(qū)動(dòng)輪之間的差速問(wèn)題，可以采用電子差速技術(shù)來(lái)解決，較為常用的電子差速控制方法主要有兩種：基于轉(zhuǎn)速閉環(huán)的電子差速控制和基于轉(zhuǎn)矩閉環(huán)的電子差速控制。目前的研究表明，基于轉(zhuǎn)矩閉環(huán)的電子差速控制較為優(yōu)越，控制效果較好，但是其控制算法較復(fù)雜、應(yīng)用難度較大。

（3）整車(chē)牽引力控制技術(shù)。牽引力控制技術(shù)直接影響著整車(chē)驅(qū)動(dòng)特性的優(yōu)劣，是必須解決的問(wèn)題。目前的牽引力控制策略大多是通過(guò)控制輪胎的滑轉(zhuǎn)率來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)榛D(zhuǎn)率與附著系數(shù)在一定區(qū)域內(nèi)成線性關(guān)系，從而通過(guò)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩來(lái)改變車(chē)輪的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變了輪胎的滑轉(zhuǎn)率，使輪胎和地面之間具有良好的附著系數(shù)，控制車(chē)輪的附著特性，獲得最大的驅(qū)動(dòng)力，使汽車(chē)在不同路況下行駛時(shí)都具有良好的動(dòng)力性能。四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)各車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)力可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制，更有利于實(shí)現(xiàn)基于滑轉(zhuǎn)率控制的牽引力控制策略。但是我們也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在實(shí)際運(yùn)用中，滑轉(zhuǎn)率的檢測(cè)很困難。

（4）轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制技術(shù)。對(duì)于四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)，各個(gè)驅(qū)動(dòng)輪之間沒(méi)有機(jī)械部件的耦合關(guān)系，它們是獨(dú)立存在的動(dòng)力源。如何保證各驅(qū)動(dòng)輪協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)也是必須解決的問(wèn)題。我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)上位控制器，根據(jù)汽車(chē)的行駛狀態(tài)和控制要求，對(duì)四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪重新分配轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)技術(shù)，其主要包括單電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制和多電機(jī)的同步協(xié)調(diào)控制。簡(jiǎn)言之轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制技術(shù)就是對(duì)各驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，使車(chē)輛安全穩(wěn)定的行駛。

4.基于CAN總線的多輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本方案設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)電源、兩臺(tái)輪轂電機(jī)控制器和汽車(chē)主控制器。整個(gè)系統(tǒng)由72V蓄電池供電，蓄電池輸出作為輪轂電機(jī)母線，使用DC/DC反激式電源將母線上的高壓轉(zhuǎn)換為12V和5V的低電壓向各個(gè)控制芯片供電。汽車(chē)主控制器完成系統(tǒng)輸入信號(hào)的采樣、控制算法的運(yùn)行，使用CAN總線與兩電機(jī)控制器通信，為電機(jī)控制器分配轉(zhuǎn)矩;電機(jī)控制器按照主控制器給定的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。

圖4 電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)的硬件框圖

電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)如圖4所示，反激式電源輸入72V的直流電，轉(zhuǎn)換成一路5V直流電向主控制器和兩部電機(jī)控制器供電，另有一路12V的直流電向電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊供電。主控制器通過(guò)AD接口和10接口檢測(cè)系統(tǒng)輸入，通過(guò)CAN總線與兩個(gè)電機(jī)控制器通信。電機(jī)控制器根據(jù)接收到的信息通過(guò)輸出PWM信號(hào)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)板上的MOSFET來(lái)驅(qū)動(dòng)72V輪Y電機(jī)。

電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)的軟件部分包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的電機(jī)控制程序，主控制器轉(zhuǎn)向差速運(yùn)算與轉(zhuǎn)矩分配程序以及二者基于CANOPEN協(xié)議的通信程序，三塊控制器均使用TMS320F28035型MCU。

圖5 主控制器轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)流程圖

圖5所示是主控制器轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)的流程圖，電動(dòng)汽車(chē)正常直線行駛時(shí)，將轉(zhuǎn)矩平均分配到兩臺(tái)輪轂電機(jī)上，轉(zhuǎn)向時(shí)需要為兩輪配置不同的轉(zhuǎn)矩以實(shí)現(xiàn)差速控制的目標(biāo)。在第三章中進(jìn)行了電動(dòng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向差速算法的研究與仿真，按照3.2小節(jié)中的控制策略編寫(xiě)程序。主控制器在同步窗口期內(nèi)接收兩電機(jī)控制器的速度信號(hào)，同步窗口結(jié)束之后調(diào)用轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)。轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)首先讀取踏板和方向盤(pán)的模擬信號(hào)，根據(jù)踏板信號(hào)確定兩電機(jī)的總轉(zhuǎn)矩，再根據(jù)方向盤(pán)轉(zhuǎn)向信號(hào)判斷是否需要進(jìn)行差速計(jì)算。如果轉(zhuǎn)向信號(hào)較小，將總轉(zhuǎn)矩平分給兩電機(jī);如果轉(zhuǎn)向信號(hào)足夠大，則需要進(jìn)行轉(zhuǎn)向差速計(jì)算，由車(chē)速信號(hào)和輪速信號(hào)得到兩驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)率，根據(jù)兩驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率之差計(jì)算出兩驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩分配的比例，再得到兩輪的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩。

5.總結(jié)

本文對(duì)基于輪轂電機(jī)的多輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)、底盤(pán)布局進(jìn)行了探討和分析。基于輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的多輪電動(dòng)車(chē)無(wú)需復(fù)雜的傳動(dòng)軸、分動(dòng)器、差速器等機(jī)械裝置，底盤(pán)重量大幅減輕且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、步驟靈活。然而此類(lèi)底盤(pán)對(duì)整車(chē)的控制系統(tǒng)要求較高，其控制除通常的車(chē)輛狀態(tài)監(jiān)測(cè)外還擔(dān)負(fù)著驅(qū)動(dòng)力分配、電子差速等及轉(zhuǎn)矩控制等功能，因此對(duì)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性和可擴(kuò)展性有很高的要求。本文討論了基于CAN總線架構(gòu)的整車(chē)控制系統(tǒng)，給出了其硬件框圖和轉(zhuǎn)矩分配子系統(tǒng)的流程圖，對(duì)后續(xù)實(shí)用系統(tǒng)的搭建提供了依據(jù)和技術(shù)支撐。

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第9篇

本設(shè)計(jì)是根據(jù)我院新建“電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制實(shí)驗(yàn)室”的設(shè)備，利用單片機(jī)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)的控制及各種特性。我重點(diǎn)研究的是直流電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使同學(xué)順利完成學(xué)校制定的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。

單片機(jī)把通過(guò)測(cè)量元件、變送單元和A／D轉(zhuǎn)換接口送來(lái)的數(shù)字信號(hào)直接反饋到輸入端與設(shè)定值進(jìn)行比較。然后，對(duì)其偏差按某種控制算法進(jìn)行計(jì)算，所得數(shù)字量輸出信號(hào)經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換接口直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行裝置，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其保持在設(shè)定值上。

在電氣時(shí)代的今天，電動(dòng)機(jī)一直在現(xiàn)代化生產(chǎn)和生活中起著十分的重要的作用。無(wú)論是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)防、醫(yī)療衛(wèi)生、上午與辦公設(shè)備，還是在日常的生活中的家用電器，都大量地使用著各種各樣的電動(dòng)機(jī)。對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制可分為簡(jiǎn)單控制和復(fù)雜控制兩種，簡(jiǎn)單控制是只對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)控制和順序控制。這類(lèi)控制可通過(guò)繼電器、可編程控制器和開(kāi)關(guān)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。復(fù)雜控制是只對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩，電壓、電流等物理量進(jìn)行控制，而且有時(shí)往往需要非常精確的控制。以前對(duì)電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單控制的應(yīng)用很多，但是，隨著現(xiàn)代步伐的邁進(jìn)，人們對(duì)自動(dòng)化的要求越來(lái)越高，使電動(dòng)機(jī)的復(fù)雜控制逐漸成為主流。

國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

PID控制器最先出現(xiàn)在模擬控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的模擬控制器PID控制是通過(guò)硬件（電子元件和液壓元件）來(lái)實(shí)現(xiàn)它的功能。隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，把他一直到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中來(lái)，將原來(lái)的硬件實(shí)現(xiàn)的功能用軟件來(lái)代替，因此稱(chēng)為數(shù)字PID控制器，所形成的一整套算術(shù)則稱(chēng)為數(shù)字PID算術(shù)。數(shù)字PID控制器與模擬PID控制器相比，具有非常強(qiáng)的靈活性。電動(dòng)機(jī)的的控制技術(shù)的發(fā)展得力于微電子技術(shù)，電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、微機(jī)應(yīng)用技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、微機(jī)應(yīng)用技術(shù)的最新發(fā)展成就。正是這些技術(shù)的進(jìn)步使電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)在近二十年內(nèi)發(fā)生了翻天覆地的變化。其中電動(dòng)機(jī)的控制部分已由模擬控制逐漸讓位予以單片機(jī)為主的微機(jī)處理控制，形成數(shù)字與模擬的混合控制系統(tǒng)和純數(shù)字控制系統(tǒng)的應(yīng)用，并正相全數(shù)字控制方向發(fā)展。電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分所用的功率器件經(jīng)歷了幾次更新?lián)Q代，目前開(kāi)關(guān)速度更快，控制更容易的全控制功率件MOSFET和IGBT成為主流。功率器件控制條件的變化和微電子技術(shù)的使用也使新型的電動(dòng)機(jī)控制方法能夠得到實(shí)現(xiàn)，脈寬調(diào)控方法、變頻技術(shù)在直流調(diào)速

由單片機(jī)作為電動(dòng)機(jī)的控制器具有以下特點(diǎn)：

1．使電路更簡(jiǎn)單。

模擬電路為了實(shí)現(xiàn)控制邏輯需要很多電子元件，使電路復(fù)雜。采用微機(jī)處理后，絕大多數(shù)控制邏輯可通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2．可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制。

為基礎(chǔ)理由很強(qiáng)的邏輯功能，運(yùn)算速度快、精度高，與大容量的存儲(chǔ)單元，因此有能力實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制。

3．靈活性和適應(yīng)性

微處理得控制方式是由軟件來(lái)完成的。如果需要修改控制規(guī)律，一般不必修改系統(tǒng)的硬件電路，只修改程序即可。在系統(tǒng)調(diào)試和升級(jí)時(shí)，可以不斷嘗試選擇最優(yōu)參數(shù)，非常方便。

4．無(wú)需零點(diǎn)飄逸，控制精度高

數(shù)字控制不會(huì)出現(xiàn)模擬電路中經(jīng)常出現(xiàn)的零點(diǎn)漂移問(wèn)題。無(wú)論被控制量的大小，都可以保證足夠的控制精度。

5．可提供人機(jī)界面，多機(jī)聯(lián)網(wǎng)工作

現(xiàn)在普遍采用單片機(jī)作為電動(dòng)機(jī)的控制器。實(shí)際上可作為電動(dòng)機(jī)控制器的元件還有很多種，例如工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、可編程控制器、數(shù)字信號(hào)處理器。

工業(yè)控制計(jì)算機(jī)科委功能強(qiáng)大，它有極高的速度、強(qiáng)大的運(yùn)算能力和接口功能、方便的軟件環(huán)境；但由于成本太高、體積大，所以只用于大型控制系統(tǒng)。

可編程控制器則正好相反，它只能完成邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)和簡(jiǎn)單的運(yùn)算。由于功能太弱，所以它只能用于簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)控制。

單片機(jī)介于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和可編程控制器之間，它有較強(qiáng)的控制功能，低廉的成本。人們?cè)谶x擇電動(dòng)機(jī)的控制器時(shí)，常常是再先滿足功能的需要的同時(shí)，優(yōu)先選擇成本低的控制器。因此，單片機(jī)往往成為優(yōu)先選擇的目標(biāo)。從最近的統(tǒng)計(jì)數(shù)字也可以看出，世界上每年要有25億片各種單片機(jī)投入使用。彈片及時(shí)目前世界上使用量最大的微機(jī)處理器。

三、主要內(nèi)容與待解決的問(wèn)題

主要內(nèi)容:

1、學(xué)習(xí)直流電動(dòng)機(jī)原理及驅(qū)動(dòng)技術(shù)，掌握數(shù)字PID控制技術(shù)；

2、完成相關(guān)設(shè)備的接口硬件設(shè)計(jì)；

3、通過(guò)MCS-51單片機(jī)編寫(xiě)軟件控制程序；

4、系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試，寫(xiě)出相應(yīng)的使用說(shuō)明。

現(xiàn)有條件： 直流電動(dòng)機(jī)、直流發(fā)電機(jī)、MCS-51單片機(jī)、微型計(jì)算機(jī)

重點(diǎn)解決的問(wèn)題：

利用數(shù)字PID技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制

四、設(shè)計(jì)方法與實(shí)施方案

畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)施主要是結(jié)合直流電動(dòng)機(jī)及單片機(jī)的理論知識(shí)，利用與其配套的實(shí)驗(yàn)箱，完成預(yù)期要解決的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，從而對(duì)其結(jié)果進(jìn)行分析與總結(jié)，通過(guò)數(shù)字PID技術(shù)提高電動(dòng)機(jī)的效率。通過(guò)收集各種資料，完成畢業(yè)論文的撰寫(xiě)。

五．進(jìn)度計(jì)劃 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的相關(guān)資料的收集與整理，熟悉系統(tǒng)的相關(guān)操作和原理，完成開(kāi)題報(bào)告。

第3周至第4周

系統(tǒng)學(xué)習(xí)直流電動(dòng)機(jī)、直流發(fā)動(dòng)機(jī)原理，完成硬件安裝與線路聯(lián)接。

第5周至第12周

系統(tǒng)學(xué)習(xí)數(shù)字PID控制技術(shù)、數(shù)字濾波技術(shù)。通過(guò)MCS-51單片機(jī)編寫(xiě)軟件控制程序；完成直流電動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)；

第13周至第14周

聯(lián)機(jī)調(diào)試；開(kāi)始整理相關(guān)資料，撰寫(xiě)使用說(shuō)明書(shū)和畢業(yè)論文。

第15周至第16周

全面完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備進(jìn)行答辯

預(yù)期成果：通過(guò)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，為實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)字化控制奠定基礎(chǔ)。

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