车用电机噪音测试控制及加载系统的设计与实现
这是一篇关于直流电机,噪音测试,加载系统,PWM,LabVIEW的论文, 主要内容为随着科技的不断发展,汽车行业的技术突破,人们生活水平的提高,大众对于汽车舒适性、便捷性、安全性等方面的要求也越来越高。车用电机的噪声、振动和声振粗糙度已成为人们选择汽车的一个重要指标。因此,在车用电机的研发、生产过程中,对其进行噪音检测是十分必要的。本文以博世汽车部件(长沙)有限公司生产的车用电机为被测对象,开发了车用电机噪音测试的电机控制及加载系统。具体的研究内容如下:介绍了车用电机控制器及加载机构的研究现状和发展趋势,分析了典型被测产品的基本结构和工作原理,为电机控制及加载系统的开发奠定了理论基础。通过对被测电机噪音测试控制及加载要求分析并结合用户使用需求,确定电机控制及加载系统的技术指标和功能需求。根据技术要求,对电机加载系统的机械结构进行设计,包括加载方式、转矩转速传感器、联轴器的选型与主要零部件的设计。同时,对关键部件进行理论计算、仿真及试验验证分析,并对相关部件设计进行了优化。依据技术要求,对电机控制及加载系统的硬件方案进行设计。搭建了电机控制及加载系统硬件平台。对基于NI Compact DAQ及C系列模块的关键电路设计进行了详细说明,包括被测电机电源极性切换控制电路、高低速切换电路、电源调压控制电路及PWM调速控制电路、加载闭环控制电路和电压、电流、温度、扭矩、转速等参数采集电路。最后,根据电机控制及加载系统的软件功能需求,设计了车用电机噪音测试电机控制及加载系统软件方案,并使用Lab VIEW软件开发平台完成了系统软件界面及其控制功能的程序设计。实际测试结果表明,本文设计的电机控制及加载系统可以满足博世汽车部件(长沙)有限公司的电机噪音测试需求。
X光安检检测仪高压直流电源的设计与实现
这是一篇关于X光安检仪,高压直流,逆变电路,PWM,闭环反馈控制的论文, 主要内容为X射线的发现极大地改变了人类的生活,由于X射线对不同成分和密度的物质的穿透性差异以及其荧光性和摄影效应等特性,X光机利用X射线具有的这一特性能够对人体或行李物品等在介质上形成影像,其最早应用于医学领域中。近几十年里随着科技的进步该技术在工业和民用领域得到了广泛的应用,比如金属探伤和机场车站等旅客违禁物品安全检查。X光机是由X射线管和X射线管专用电源以及其控制电路等构成,随着电力电子技术的发展,应用新的开关电源技术使得X光机电源的功率变换效率更高,体积变小、成本更低、应用更广。为此本论文提出对X光安检检测仪高压直流电源的设计,本工作对于X光机的推广应用有实际意义。X光机的高压直流电源系统在硬件上面主要包含高压直流电源和灯丝电源两部分。其中灯丝电源用于灯丝加热,高压电源是为X射线管提供直流高压,使灯丝上活跃的电子快速流向X射线管的阳极靶,形成一个高速的电子流,轰击阳极靶面后,产生了X射线。本文根据市场需求设计开发出一台供X光安检仪使用的输出为60KV、20m A的高压直流电源,论文主要工作包括以下部分。论文首先在绪论部分分析研究了国内外高压直流电源以及X光机的研究现状,其次介绍了X射线产生的基本原理,并对论文的主要研究内容进行了安排。第二部分提出了X光机高压直流电源的系统方案。给出了X光机高压直流电源的整体结构框图,并对主电路的拓扑结构进行分析和论证,其次介绍了电源功率变换电路的开关管PWM控制技术。第三部分详细地对直流高压电源的各部分电路进行设计,并对电路中涉及到的关键器件的参数进行分析计算与选择。电路设计主要包括整流滤波电路、高频变压器、逆变电路、倍压整流电路、PWM驱动电路、闭环反馈控制电路和保护电路的设计。第四部分详细对灯丝电源的各部分电路进行设计,主要包括整流电路设计、滤波电路设计、驱动电路设计、采样反馈电路设计以及保护电路设计。最后,对本文所设计开发的X光安检检测仪高压直流电源样机进行了实验测试,在调试中发现问题,通过分析查找排除故障,最后样机输出电压和电流均达到预期技术指标。
基于PWM的电控精量喷雾控制方法与试验
这是一篇关于变量喷雾,喷头,PWM,农药,处方图的论文, 主要内容为我国是农业生产大国,作物病虫草害防治是农业生产中的重要组成部分,决定着农作物最终的质量和产量,化学防治是众多防治效果中最有效的防治方法。但目前喷洒农药多采用统一均匀的喷洒方式,作业时不能考虑病虫草害的区域性分布、作物生长状况的空间性差异以及不同农田作物病虫草害的严重程度是否与施药量一致,造成了农药的大量浪费,加剧了环境污染。随着精准农业的快速发展,变量施药方式成为解决上述问题的主要方法。针对目前喷头不能独立控制喷药量,病虫草害区域性分布而施药机连续施药导致的施药精确度低、农药有效利用率低等问题,本文基于脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)提出了电控精量喷雾控制方法,完成了电控精量喷雾控制系统的软硬件设计和试验分析测试,以期实现喷头的独立控制和按需精准施药的作业效果,提高变量喷雾的精准化和智能化程度。本文的主要开展了以下研究:(1)电控精量喷嘴体的设计与试验。根据精量喷雾系统工作需求,基于电磁学理论设计了由电磁线圈、定铁芯、阀芯和复位弹簧组成的电磁吸合机构,实现阀芯的高频往复运动。结合喷嘴体水流通道结构和阀芯往复运动过程,设计了阀芯末端型式和双向通水阀,实现水流的通断控制。采用脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)信号控制电磁吸合机构的动作状态,改变每个周期内出水通道的开启时间,实现喷头流量的实时调节。设置不同的PWM信号频率和占空比、水泵压力,并采用高速相机测量电控精量喷嘴体在不同压力下单个周期内的喷雾时间,验证所设计的电控精量喷嘴体的工作性能。试验结果表明,当PWM信号频率为20Hz、系统压力为0.3MPa时,阀芯可开启的最小占空比为7%,阀芯可关闭的最大占空比为96%;在占空比区间[7%,96%]内,单个周期喷雾时间的平均相对误差为7.5%,相对误差最大值为55.1%;在占空比区间[20%,96%]内,单个周期喷雾时间的平均相对误差为3.1%,相对误差最大值为13.1%。说明该电控精量喷嘴体在占空比[7%,19%]范围内控制效果较差,在占空比[20%,96%]范围内具备良好的控制稳定性和准确性,能够满足精量喷雾的基本要求。(2)电控精量喷雾控制系统的开发。基于脉宽调制技术(PWM)的流量控制原理,设计开发了电控精量喷雾控制系统。该系统以PIC18F258单片机为核心,主要由上位机、喷雾控制器、电子开关、电控喷嘴体组成;采用HMI串口屏作为上位机,接收用户设置的喷药量,通过CAN总线通讯实时发送到喷雾控制器;喷雾控制器根据接收的施药量计算出对应喷头的PWM占空比,实时调节各个喷头单位时间的通断时间,从而实现喷头的独立控制。(3)面向处方图的变量喷雾控制方法研究。设计了面向处方图的变量喷雾控制系统,此系统包括上位机、定位装置、喷雾控制器和喷施装置。采用定位装置实时获取施药机的位置、速度和航向信息,根据施药机结构尺寸,计算所有喷头在全球坐标系下的位置。基于全球坐标系与处方图间的映射关系,提取每个喷头对应处方图中像素点的喷雾量,喷雾控制器根据喷雾量控制所有喷头的工作状态。(4)电控精量喷雾系统试验研究。将电控精量喷雾控制系统安装到喷雾试验台上,验证电控精量喷雾控制系统的工作性能。在脉冲频率10 Hz时,系统压力分别为0.3、0.4、0.5 MPa时,测量了喷雾系统的在单个周期内的喷雾时间、系统响应时间以及不同占空比下的喷头流量。试验结果表明:在系统压力分别为0.3、0.4、0.5 MPa下,喷头流量与PWM占空比之间呈线性变化关系,线性拟合度均大于0.95。电控喷嘴体通断时间误差最大值分别是2.5、2.98、2.9 ms,相对误差最大值分别是6.6%、6.6%、6.8%,RMS误差分别为2.37、2.54、2.27 ms,喷雾系统最大响应时间分别为0.179、0.176、0.167s。以高地隙喷杆喷药机为平台,测试了变量喷雾系统的定位精度、速度测量精度以及喷雾流量精度。试验结果表明:喷药机在直线行驶模式下航向角偏差和横向偏差的最大值分别为6.79°和22.12 cm,平均误差分别为5.39cm和1.75°;测速相对误差绝对值最大值为2.23%。误差均在可控范围,表明本文开发的电控精量喷雾控制系统具有较高的控制精度。
基于PWM的电控精量喷雾控制方法与试验
这是一篇关于变量喷雾,喷头,PWM,农药,处方图的论文, 主要内容为我国是农业生产大国,作物病虫草害防治是农业生产中的重要组成部分,决定着农作物最终的质量和产量,化学防治是众多防治效果中最有效的防治方法。但目前喷洒农药多采用统一均匀的喷洒方式,作业时不能考虑病虫草害的区域性分布、作物生长状况的空间性差异以及不同农田作物病虫草害的严重程度是否与施药量一致,造成了农药的大量浪费,加剧了环境污染。随着精准农业的快速发展,变量施药方式成为解决上述问题的主要方法。针对目前喷头不能独立控制喷药量,病虫草害区域性分布而施药机连续施药导致的施药精确度低、农药有效利用率低等问题,本文基于脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)提出了电控精量喷雾控制方法,完成了电控精量喷雾控制系统的软硬件设计和试验分析测试,以期实现喷头的独立控制和按需精准施药的作业效果,提高变量喷雾的精准化和智能化程度。本文的主要开展了以下研究:(1)电控精量喷嘴体的设计与试验。根据精量喷雾系统工作需求,基于电磁学理论设计了由电磁线圈、定铁芯、阀芯和复位弹簧组成的电磁吸合机构,实现阀芯的高频往复运动。结合喷嘴体水流通道结构和阀芯往复运动过程,设计了阀芯末端型式和双向通水阀,实现水流的通断控制。采用脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)信号控制电磁吸合机构的动作状态,改变每个周期内出水通道的开启时间,实现喷头流量的实时调节。设置不同的PWM信号频率和占空比、水泵压力,并采用高速相机测量电控精量喷嘴体在不同压力下单个周期内的喷雾时间,验证所设计的电控精量喷嘴体的工作性能。试验结果表明,当PWM信号频率为20Hz、系统压力为0.3MPa时,阀芯可开启的最小占空比为7%,阀芯可关闭的最大占空比为96%;在占空比区间[7%,96%]内,单个周期喷雾时间的平均相对误差为7.5%,相对误差最大值为55.1%;在占空比区间[20%,96%]内,单个周期喷雾时间的平均相对误差为3.1%,相对误差最大值为13.1%。说明该电控精量喷嘴体在占空比[7%,19%]范围内控制效果较差,在占空比[20%,96%]范围内具备良好的控制稳定性和准确性,能够满足精量喷雾的基本要求。(2)电控精量喷雾控制系统的开发。基于脉宽调制技术(PWM)的流量控制原理,设计开发了电控精量喷雾控制系统。该系统以PIC18F258单片机为核心,主要由上位机、喷雾控制器、电子开关、电控喷嘴体组成;采用HMI串口屏作为上位机,接收用户设置的喷药量,通过CAN总线通讯实时发送到喷雾控制器;喷雾控制器根据接收的施药量计算出对应喷头的PWM占空比,实时调节各个喷头单位时间的通断时间,从而实现喷头的独立控制。(3)面向处方图的变量喷雾控制方法研究。设计了面向处方图的变量喷雾控制系统,此系统包括上位机、定位装置、喷雾控制器和喷施装置。采用定位装置实时获取施药机的位置、速度和航向信息,根据施药机结构尺寸,计算所有喷头在全球坐标系下的位置。基于全球坐标系与处方图间的映射关系,提取每个喷头对应处方图中像素点的喷雾量,喷雾控制器根据喷雾量控制所有喷头的工作状态。(4)电控精量喷雾系统试验研究。将电控精量喷雾控制系统安装到喷雾试验台上,验证电控精量喷雾控制系统的工作性能。在脉冲频率10 Hz时,系统压力分别为0.3、0.4、0.5 MPa时,测量了喷雾系统的在单个周期内的喷雾时间、系统响应时间以及不同占空比下的喷头流量。试验结果表明:在系统压力分别为0.3、0.4、0.5 MPa下,喷头流量与PWM占空比之间呈线性变化关系,线性拟合度均大于0.95。电控喷嘴体通断时间误差最大值分别是2.5、2.98、2.9 ms,相对误差最大值分别是6.6%、6.6%、6.8%,RMS误差分别为2.37、2.54、2.27 ms,喷雾系统最大响应时间分别为0.179、0.176、0.167s。以高地隙喷杆喷药机为平台,测试了变量喷雾系统的定位精度、速度测量精度以及喷雾流量精度。试验结果表明:喷药机在直线行驶模式下航向角偏差和横向偏差的最大值分别为6.79°和22.12 cm,平均误差分别为5.39cm和1.75°;测速相对误差绝对值最大值为2.23%。误差均在可控范围,表明本文开发的电控精量喷雾控制系统具有较高的控制精度。
基于PWM的电控精量喷雾控制方法与试验
这是一篇关于变量喷雾,喷头,PWM,农药,处方图的论文, 主要内容为我国是农业生产大国,作物病虫草害防治是农业生产中的重要组成部分,决定着农作物最终的质量和产量,化学防治是众多防治效果中最有效的防治方法。但目前喷洒农药多采用统一均匀的喷洒方式,作业时不能考虑病虫草害的区域性分布、作物生长状况的空间性差异以及不同农田作物病虫草害的严重程度是否与施药量一致,造成了农药的大量浪费,加剧了环境污染。随着精准农业的快速发展,变量施药方式成为解决上述问题的主要方法。针对目前喷头不能独立控制喷药量,病虫草害区域性分布而施药机连续施药导致的施药精确度低、农药有效利用率低等问题,本文基于脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)提出了电控精量喷雾控制方法,完成了电控精量喷雾控制系统的软硬件设计和试验分析测试,以期实现喷头的独立控制和按需精准施药的作业效果,提高变量喷雾的精准化和智能化程度。本文的主要开展了以下研究:(1)电控精量喷嘴体的设计与试验。根据精量喷雾系统工作需求,基于电磁学理论设计了由电磁线圈、定铁芯、阀芯和复位弹簧组成的电磁吸合机构,实现阀芯的高频往复运动。结合喷嘴体水流通道结构和阀芯往复运动过程,设计了阀芯末端型式和双向通水阀,实现水流的通断控制。采用脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)信号控制电磁吸合机构的动作状态,改变每个周期内出水通道的开启时间,实现喷头流量的实时调节。设置不同的PWM信号频率和占空比、水泵压力,并采用高速相机测量电控精量喷嘴体在不同压力下单个周期内的喷雾时间,验证所设计的电控精量喷嘴体的工作性能。试验结果表明,当PWM信号频率为20Hz、系统压力为0.3MPa时,阀芯可开启的最小占空比为7%,阀芯可关闭的最大占空比为96%;在占空比区间[7%,96%]内,单个周期喷雾时间的平均相对误差为7.5%,相对误差最大值为55.1%;在占空比区间[20%,96%]内,单个周期喷雾时间的平均相对误差为3.1%,相对误差最大值为13.1%。说明该电控精量喷嘴体在占空比[7%,19%]范围内控制效果较差,在占空比[20%,96%]范围内具备良好的控制稳定性和准确性,能够满足精量喷雾的基本要求。(2)电控精量喷雾控制系统的开发。基于脉宽调制技术(PWM)的流量控制原理,设计开发了电控精量喷雾控制系统。该系统以PIC18F258单片机为核心,主要由上位机、喷雾控制器、电子开关、电控喷嘴体组成;采用HMI串口屏作为上位机,接收用户设置的喷药量,通过CAN总线通讯实时发送到喷雾控制器;喷雾控制器根据接收的施药量计算出对应喷头的PWM占空比,实时调节各个喷头单位时间的通断时间,从而实现喷头的独立控制。(3)面向处方图的变量喷雾控制方法研究。设计了面向处方图的变量喷雾控制系统,此系统包括上位机、定位装置、喷雾控制器和喷施装置。采用定位装置实时获取施药机的位置、速度和航向信息,根据施药机结构尺寸,计算所有喷头在全球坐标系下的位置。基于全球坐标系与处方图间的映射关系,提取每个喷头对应处方图中像素点的喷雾量,喷雾控制器根据喷雾量控制所有喷头的工作状态。(4)电控精量喷雾系统试验研究。将电控精量喷雾控制系统安装到喷雾试验台上,验证电控精量喷雾控制系统的工作性能。在脉冲频率10 Hz时,系统压力分别为0.3、0.4、0.5 MPa时,测量了喷雾系统的在单个周期内的喷雾时间、系统响应时间以及不同占空比下的喷头流量。试验结果表明:在系统压力分别为0.3、0.4、0.5 MPa下,喷头流量与PWM占空比之间呈线性变化关系,线性拟合度均大于0.95。电控喷嘴体通断时间误差最大值分别是2.5、2.98、2.9 ms,相对误差最大值分别是6.6%、6.6%、6.8%,RMS误差分别为2.37、2.54、2.27 ms,喷雾系统最大响应时间分别为0.179、0.176、0.167s。以高地隙喷杆喷药机为平台,测试了变量喷雾系统的定位精度、速度测量精度以及喷雾流量精度。试验结果表明:喷药机在直线行驶模式下航向角偏差和横向偏差的最大值分别为6.79°和22.12 cm,平均误差分别为5.39cm和1.75°;测速相对误差绝对值最大值为2.23%。误差均在可控范围,表明本文开发的电控精量喷雾控制系统具有较高的控制精度。
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