推荐8篇关于基于模型设计的计算机专业论文

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电动助力制动系统控制器设计及其控制策略研究

这是一篇关于电动助力制动系统,制动控制策略,基于模型设计,永磁同步电机的论文, 主要内容为随着能源、环保问题的日益突出和技术的快速发展,电动化和智能化成为汽车发展的主流方向。传统的真空助力制动器无法满足智能驾驶需求,因此电动助力制动系统应运而生。本文以电动助力制动系统为研究对象,对其控制策略进行了研究,同时还设计了制动系统控制器的硬件电路板和软件程序,最后进行了台架试验,试验结果证实了所设计控制策略和控制器方案的有效性和实用性,对实现电动助力制动系统功能,促进其在工程实际中应用具有重要的指导意义。本文的主要研究内容如下:第一,搭建了电动助力制动系统动力学模型。首先简要介绍了电动助力制动系统,了解其各部分组成与工作原理。为使所设计的电动助力制动系统方案满足智能驾驶的需求并深入探究其构成与功能原理,对主要部分的永磁同步电机、传动机构、制动主缸和制动轮缸等进行了详细分析,并对其进行动力学建模,便于后续搭建仿真模型,从而验证设计的控制策略。第二,设计电动助力制动系统的控制策略。电机的基础控制策略使用矢量控制,并设计了基于电机转角、转速和电流的三闭环PI控制方案。为了提高电机在高速运行区的性能,在控制方案中引入电流前馈补偿。同时为了提高电机的转速,充分利用电机的性能,为其设计了弱磁扩速算法。为实现助力功能,设计了一种基于踏板位移传感器的快速识别驾驶员制动意图的助力控制策略,简化了复杂的识别算法,具有良好的实时性。为满足智能驾驶对于主动制动的要求,设计了主缸压力闭环控制的主动制动控制策略,并在MATLAB/Simulink中进行仿真试验,验证所设计方案的精度和动态响应性能。第三,对电动助力制动系统控制器的硬件和软件进行了设计。硬件部分主要对控制器的电源电路、预驱动电路、采样电路、逆变电路和通讯电路等部分进行了设计,并对电路板设计中元件的布局及印制地线和电源线的设计要点进行了规范,同时为控制器设计了散热方案。软件部分主要使用基于模型设计的开发方法,结合前面设计的控制策略,借助恩智浦的相关工具链在MATLAB/Simulink中搭建控制模型并生成对应代码,最后烧录到控制器中。最后,进行电动助力制动系统台架试验。设计电机测试试验,验证所设计控制器硬件和软件方案的合理性,同时验证控制器最内环和最外环的控制品质以及弱磁算法的控制效果。为验证所设计的助力控制策略有效性和可靠性,针对不同工况下的制动需求,设计紧急制动试验和往复制动试验。最后设计了主动制动测试实验,设置不同的主动制动工况,观察系统的执行情况,验证了所设计的控制器和控制策略能够快速、精确地建立制动压力,满足使用需求。

基于模型设计的永磁同步电机变频控制系统设计与开发

这是一篇关于永磁同步电机,基于模型设计,磁场定向控制,DSP,实时仿真的论文, 主要内容为永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有体积小、结构简单、功率因数高、效率高、损耗小等一系列优点,在许多高性能的控制场合被广泛地应用。由于PMSM本身是一个强耦合、非线性的复杂系统,控制策略的复杂性导致它的变频调速系统的设计与开发也较其他电机调速平台更具难度。此外,传统的PMSM变频调速平台中相互独立的仿真环节和硬件调试给调速系统设计和开发增加了大量的工作,这已经不符合当前永磁同步电机调速系统开发的需求。为了简化永磁同步电机调速系统的设计与开发,适应当前工业控制的需要,本文采用了基于模型设计的方法,并基于磁场定向控制(Field-Oriented Control,FOC)策略,结合DSP高性能控制芯片,设计与开发了一套PMSM变频调速控制系统,主要研究工作包括:首先,详细介绍了永磁同步电机的结构和工作原理,分析并推导了包括Clarke变换、Park变换等坐标变换的方程及PMSM在各坐标系下的动态数学模型。在这些基本理论的基础上,再着重研究和分析了磁场定向控制策略及空间矢量脉宽调制SVPWM的基本理论,为永磁同步电机的变频调速系统设计与开发提供了理论基础。其次,根据磁场定向控制理论以及基于模型设计的开发方式,在MATLAB/Simulink平台上搭建永磁同步电机磁场定向控制的电流、转速双闭环控制系统的控制模型,详细分析各个控制子模块的功能及配置原理。基于模型设计的开发方法,可以有效地解决传统开发方法中的周期长、代码维护难、成本高、效率低的弊端,通过自动代码生成技术和实时的仿真测试,大大提高了开发的效率和系统的稳定性。最后,基于矢量控制的方法,设计与开发永磁同步电机变频调速控制系统的硬件平台。控制平台以DSP TMS320F28335为控制核心,并结合采用奥尔堡大学设计的CPLD控制板改良的变频器和包括滤波模块、采集模块、调理模块等模块,为上述了控制软件提供了仿真和实验分析的硬件载体,建立成一个完整的PMSM变频调速实时仿真平台,并在该系统上进行PMSM变频调速的实验,验证了FOC控制的正确性和可靠性。

电动助力制动系统控制器设计及其控制策略研究

基于MBD开发方法的永磁同步电机伺服系统研究

这是一篇关于永磁同步电机,伺服系统,复合控制,滑模控制,基于模型设计的论文, 主要内容为随着电气自动化的不断发展,伺服系统已从最早的液压、气压伺服系统转变成了电机伺服系统。作为运动控制系统执行机构的重要组成部分,伺服系统性能的好坏成为衡量整个控制系统性能好坏的重要指标。以协作机器人为例,在医疗、3C电子制造、金属加工等行业都要求协作机器人有着快速响应、高控制精度、抗扰动能力强等优点。协作机器人的关节模组大部分是依靠体积小、精度高的永磁同步电机来驱动的,这就要求永磁同步电机伺服系统具有更高的控制性能。本课题以应用于协作机器人关节模组的永磁同步电机为研究对象,提出了使用内模控制进行PI参数整定的复合控制策略和基于负载观测器的积分终端滑模控制策略来提高伺服系统的性能,同时采用基于模型设计(MBD)的开发方法对永磁同步电机伺服系统进行软件开发,解决了传统电机伺服系统开发周期长、效率低的问题。本文主要研究内容如下:(1)为了解决传统三环PI控制方法已不能满足伺服系统响应快、精度高和超调小的问题,将复合控制策略应用到伺服系统中。先在速度环和电流环引入位置前馈函数,再在位置环负反馈回路添加微分项,构成复合控制系统,并根据系统的闭环传函,推导出具体的前馈函数。同时,为了解决传统PI控制器参数整定过程中易受较多电机参数影响的问题,使用内模控制策略对PI控制器参数进行整定。最后,仿真验证了使用内模控制进行PI参数整定的复合控制策略能够提高伺服系统的控制性能。(2)为了进一步提高伺服系统的控制性能,将滑模控制策略应用到伺服系统中。将位置环和速度环看作一个回路,使用积分终端滑模面和改进后的指数趋近律,设计了位置-速度环的积分终端滑模控制器,简化了系统结构。同时,为了提高伺服系统的抗扰动能力,使用带状态反馈误差微分项的负载转矩观测器来观测负载变化,并将观测值前馈补偿到积分终端滑模控制器中。最后,仿真验证了基于负载观测器的积分终端滑模控制策略能够进一步提高系统响应速度、跟踪精度和抗扰动能力,并减小了系统超调量。(3)为了提高伺服系统软件开发效率,将MBD的开发方法应用到伺服系统软件开发中。在MATLAB/Simulink中搭建能够生成代码的伺服系统离散模型,并对模型进行验证。验证满足要求后,使用Embedded Coder工具箱将模型生成可用于硬件产品的嵌入式C代码,并对代码进行软件在环测试和处理器在环测试。测试完成后,在伺服系统研究平台上进行快速控制原型实验,实验验证了本文提出的控制策略能够提高伺服系统的性能,同时也体现了使用MBD方法开发软件的高效性。

基于DSP的两轮自平衡式机器人平台控制系统设计与开发

这是一篇关于自平衡,轮式机器人平台,基于模型设计,自动代码生成的论文, 主要内容为两轮自平衡式机器人是一种新型轮式机器人,其设计应用了倒立摆模型的控制思想,由于该模型本身带有的自不稳定性和多耦合性的特征,所以控制起来较为复杂,但是其结构简单、体积较小的优势以及零转弯半径的特点使其能够在较为狭小的空间内完成行走与运输的任务,这在物流领域及其他特殊场景下有很高的应用价值,与此同时,这种特性用作其他功能性设备的运动平台时,能够提供更好的灵活性及通过性;另外其控制理论与开发方法在类似机器人移动平台的设计过程中也具有拓展性和参考价值,因而具有较高的研究意义与实用价值。本文从两轮自平衡式机器人平台的软硬件系统设计入手,介绍基于DSP的系统硬件构成,模块化与可叠加拓展的硬件接口设计;分析主要的平衡控制算法原理,并基于MATLAB/Simulink和针对DSP C2000系列控制芯片TMS320F2806x的硬件支持包,应用前述控制原理进行以角度控制为主,速度、方向控制结合的系统控制模型搭建;结合外设接口、数据采集以及相关数据通讯模块的设计,最后通过Embedded Coder功能进行硬件系统配套设置,实现嵌入式代码的自动生成。最终将代码烧录进硬件实验平台,调试参数与功能,实现两轮自平衡式机器人平台的控制运行,并进行必要的二次开发,实现其运行数据的观测。测试结果表明,本文设计的软硬件开发方法,不仅能够实现两轮机器人平台自身的功能,更在硬件上提供了二次开发的接口,软件上提供从基于模型设计到代码运行的快速实现与验证,为两轮自平衡式移动机器人平台设计提供了一种创新性的软硬件设计思路,具有实际的指导意义与参考价值。

商用车驾驶室半主动悬置电控系统研究与开发

这是一篇关于商用车驾驶室悬置,磁流变阻尼器,半主动控制器,基于模型设计的论文, 主要内容为随着国三国四等老款商用车的淘汰报废以及十四五计划的起步,商用车市场近两年不断扩张,而伴随经济增长,客户越来越在乎乘车舒适性。为了赢得客户青睐,供应商们纷纷加大研发投入,希望通过技术升级来抢占市场。悬置系统是连接车架与驾驶室的减振装置,传统悬置阻尼刚度一旦选定,行驶过程中无法改变,无法适应多变路况。本文针对某款8x4自卸车,基于磁流变阻尼器(MRD,Magnetorheological Damper),拟研究与开发一款阻尼连续可调的半主动悬置电控系统。首先,本文介绍了电控系统的执行器件MRD的工作原理,并选定某款MRD进行研究。通过试验对其性能进行测试,基于试验数据在Simulink建立了Bouc-Wen和Dahl两个参数化模型,对其拟合效果进行了比照分析。以闭环控制和开环控制作为MRD的控制办法,并提出一种补偿闭环控制,仿真对比了三种控制方法的优劣。接着,本文研究了半主动控制策略。通过对天棚阻尼控制、PID半主动控制和最优控制方法的原理研究,比较了三者的特点,并基于PID控制和最优控制理论,设计了Smith-PID控制器、模糊PID控制器和LQG控制器。本文对驾驶室的垂直、俯仰和侧倾三个方向进行半主动控制,通过建模仿真对三种控制器的控制效果进行了量化,对比分析了它们的仿真结果。随后,基于国标要求和实际情况,对该8x4商用车进行了平顺性数据的测量,为装载半主动悬置后的整车平顺性情况提供对比参数。同时,利用试验模态法,对驾驶室的惯性参数进行了测量,得到了驾驶室质心、转动惯量等控制算法所需的重要参数。最后,本文详述了软硬件的设计过程。本次软件设计采用MBD(ModelBased Design,基于模型设计)的开发方式,利用恩智浦公司的S32K1系列主处理器及其模型开发工具,在Simulink上搭建驱动环境和应用层软件模型,通过单元测试验证了利用该套工具链进行软件开发的可行性。控制器的硬件部分围绕S32K144这款处理器对传感器、驱动芯片等进行了选型,完成了最小系统电路、电源电路、通讯电路、驱动电路等的设计。