SPWM原理
振动探测器的基本工作原理及特点
振动探测器的基本工作原理及特点 常用的几种振动探测器 根据所使用的振动传感器的不同，振动探测器可分为： 振动光纤探测器、泄漏电缆探测器、机械式振动探测器、惯性棒电子式振动探测器、电动式振动探测器、压电晶体振动探测器、电子式全面型振动探测器等多种类型。 不同类型的振动探测器其工作机理及安装要求也各有差异，以北京三安古德“sa-z8”振动探测器为例，它属于压电晶体振动探测器。 振动探测器的安装使用要点 1．振动探测器属于面控制型探测器，室内明装、暗装均可，通常安装于可能入侵的墙壁、天花板、地面或保险柜上； 2．探测器安装要牢固，振动传感器应紧贴安装面，安装面应为干燥的平面； 3．安装于墙体时，距地面高2-2.4ｍ为宜，探测器垂直于墙面； 4．埋入地下使用时深度为10cm左右，不宜埋入土质松软地带； 5．振动探测器不宜用于附近有强震动干扰源的场所； 6．安装的位置应远离振动源(如旋转的电机、变压器、风扇、空调)，如无法避开震动源，则视振动源震动情况，距离振动源1-3米； 7．注意在振动探测器频率范围内的高频震动、超声波的干扰容易引起误报。 玻璃破碎探测器 玻璃破碎探测器是专门用来探测玻璃破碎的探测器。当犯罪分子打碎玻璃试图入侵作案时，即可发出报警信号。 以北京三安古德“sa-z8”玻璃破碎探测器为例，其是属于次声波—玻璃破碎高频声响双技术探测器。 因此它也是一种双鉴探测器，此种类型的探测器比普通的声控型单技术玻璃破碎探测器或声控—振动型双技术玻璃破碎探测器的性能有了进一步的提高，是目前较好的一种玻璃破碎探测器。 探测玻璃破碎高频声响的原理 玻璃破碎时发出的响亮刺耳的声音频率是处于大约10～15KHZ的高频段范围内。 将带通放大器的带宽选在10～15KHz的范围内，就可将玻璃破碎时产生的高频声音信号取出，从而触发报警。 但对人的脚步声、说话声、雷雨声等却具有较强的抑制作用，从而可以降低误报率。 次声波的产生 次声波是频率低于20Hz的声波，属于不可闻声波。 经过实验分析表明：当敲击门、窗等处的玻璃(此时玻璃还未破碎)时，会产生一个超低频的弹性振动波，这种机械振动波就属于次声波，而当玻璃破碎时，才会发出高频声音。 除此之外，以下一些原因也同样会导致次声波的产生。 一般的建筑物，通常其内部的各个房间(或单元)是通过室内的门、窗户、墙壁、地面、天花板等物体与室外环境相互隔开的。 这就造成了房间内部与外部的环境，在温度、气压等方面存在着一定的差异。 特别是对于那些门、窗紧闭、封闭性较好的房间，这种室内外的环境差异就更大些。 当入侵者试图进室作案时，必定要选择在这个房间的某个位置打开一个通道,如打碎玻璃，强行进入。 由于室内外环境不同所造成的温差、气压差，会在缺口打开的瞬间时产生气流。
基于DSP的SPWM控制法
第二节正弦波脉宽调制SPWM控制法 1．2．1 正弦波脉宽调制SPWM 逆变器结构 典型的交流-直流－交流逆变器的结构如图2-1-3所示。 图2-1-3：变压变频器主电路结构图 图2-1-3中，单相交流或三相交流供电经非控全波整流，变成单极性直流电压；该直流电压经有源或无源功率因素校正电路PFC（Power Factor Correct）得到直流母线电压 Udc，某些情况下功率因素校正电路可以省略。逆变器的核心电路是由六个功率开关器件Q1-Q6构成的三相逆变桥，每个桥有上下两个桥臂；上桥臂上端接直流母线电压正端（DC+），下桥臂下端接直流母线参考端（DC-）；对于交流异步电机的驱动，为防止直通，上、下桥臂通常设置为互补工作方式：上桥臂导通时，下桥臂截止；下桥臂导通时，上桥臂截止。三桥臂中间输出接至负载：三相感应电机的UVW输入端。 功率开关器件Q1-Q6可以是晶闸管GTO，双极性功率晶体管BJT，金属氧化膜功率场效应管MOSFET，绝缘栅型双极性功率晶体管IGBT。 IGBT具有开关速度快、承载电流大、耐压高、管耗小等特点，在电源逆变器中得到最为广泛的应用。 对于感性负载（电机），为了保护IGBT，常需加续流二极管D1-D6，用以在开关管关断时形成电流回路。IGBT通常已与续流二极管封装在一起。 电容C用于能量缓冲，可保持直流母线电压Udc相对稳定。
为了在电机的UVW端线上输入三相平衡的交流电，通常做法是依一定规则用PWM信号PWM1L-PWM3H去控制逆变器的六个开关管的开关状态。 所谓的正弦波SPWM（Sinusoidally PWM）技术，就是用正弦波去调制PWM信号的脉宽，即：功率管的输出为一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，其宽度依正弦波规律变化；对交流输出波形的幅度对称性及相位要求不是非常苛刻的应用来说，PWM信号的频率通常保持不变。这种控制策略也叫异步控制法，即载波信号的频率独立于调制波频率。见图2-1-4。 SPWM也叫SWPWM（Sinusoidally Weighted PWM）。 图2-1-4 SPWM波形 图中：Udc --直溜母线电压； Um -- 正弦波基波的峰值，一般情况下，随t2比例变化； T，通常为一固定值； t1 -- PWM信号的周期 pwm t2 --正弦波基波的周期。 SPWM控制法的实现 SPWM控制法实现起来相对较为简单。 先产生一个在时间与幅度上都离散的单位正弦序列，也叫正弦表，90°，180°，360°皆可，并存储在程序空间里。这部分工作可借助于其他工具来完成，如Office Excel。 正弦表的角度分辨率由实际应用确定；对于一个完整的电周期（360°）， 1024个点能满足大部分应用的需求。正弦波生成时，有效样本点越多，电压电流谐波越小，效果越好。
PID控制的基本原理
盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。 PID 控制的基本原理 1．PID 控制概述 当今的自动控制技术绝大部分是基于反馈概念的。反馈理论包括三个基本要素：测量、比较和执行。测量关心的是变量，并与期望值相比较，以此误差来纠正和控制系统的响应。反馈理论及其在自动控制中应用的关键是：做出正确测量与比较后，如何用于系统的纠正与调节。 在过去的几十年里，PID 控制，也就是比例积分微分控制在工业控制中得到了广泛应用。在控制理论和技术飞速发展的今天，在工业过程控制中95%以上的控制回路都具有PID 结构，而且许多高级控制都是以PID 控制为基础的。 PID 控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成，它的基本原理比较简单，基本的PID 控制规律可描述为： G(S ) = K P + K1 + K D S (1-1) PID 控制用途广泛，使用灵活，已有系列化控制器产品，使用中只需设定三个参数（K P ，K I和K D ）即可。在很多情况下，并不一定需要三个单元，可以取其中的一到两个单元，不过比例控制单元是必不可少的。 PID 控制具有以下优点： （1）原理简单，使用方便，PID 参数K P、K I和K D 可以根据过程动态特性变化，PID 参数就可以重新进行调整与设定。 （2）适应性强，按PID 控制规律进行工作的控制器早已商品化，即使目前最新式的过程控制计算机，其基本控制功能也仍然是PID 控制。PID 应用范围广，虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过适当简化，也可以将其变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，就可以进行PID 控制了。 （3）鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性的变化不太敏感。但不可否认PID 也有其固有的缺点。PID 在控制非线性、时变、偶合及参数和结构不缺点的复杂过程时，效果不是太好； 最主要的是：如果PID 控制器不能控制复杂过程，无论怎么调参数作用都不大。 在科学技术尤其是计算机技术迅速发展的今天，虽然涌现出了许多新的控制方法，但PID 仍因其自身的优点而得到了最广泛的应用，PID 控制规律仍是最普遍的控制规律。PID 控制器是最简单且许多时候最好的控制器。 在过程控制中，PID 控制也是应用最广泛的，一个大型现代化控制系统的控制回路可能达二三百个甚至更多，其中绝大部分都采用PID 控制。由此可见，在过程控制中，PID 控制的重要性是显然的，下面将结合实例讲述PID 控制。 1.1.1 比例（P）控制 比例控制是一种最简单的控制方式，其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳定误差。比例控制器的传递函数为： G C (S ) = K P (1- 2) 式中，K P 称为比例系数或增益（视情况可设置为正或负），一些传统的控制器又常用比例带（Proportional Band，PB），来取代比例系数K P ，比例带是比例系数的倒数，比例带也称为比例度。 对于单位反馈系统，0 型系统响应实际阶跃信号R0 1(t)的稳态误差与其开环增益K 近视成反比，即： t→∞
船舶机械振动及控制
船舶机械振动及控制 对船舶的机械有害振动的控制措施主要有防振和减振两个方面，防振是指在船舶设计阶段就考虑到振动的容许标准而采取降低振动的措施，减振则是指使营运船舶的振动下降到容许的标准。 防振措施和减振措施仅仅是对象的差异及处理的角度有些不同，其基本原理是一样的，即： （1）避免共振。改变结构的固有频率或激励频率防止共振的产生。 （2）减小激励力。进行动平衡或结构改型减小激励幅值。 （3）减小振动或激励力的传递。增加阻尼以防止吸收振动能量，装设减振装置以达到减小幅值的目的。 一柴油机振动控制 柴油机时引起船体振动的主要激励源之一，因此在船舶设计初期，选择什么样的机型是至关重要的。在满足功率等指标的情况下，应注意选择具有较小不平衡力和不平衡力矩的柴油机做主机。柴油机的缸数越多，其一般平衡性就越好。 （一）防止共振 选择主机时应配合螺旋桨考虑是否与船体发生低阶共振的可能性，尤其应避免在主机常用转速下的低阶共振问题。在设计阶段，先计算船体总振动的几个主要谐次的固有频率，以避免与柴油机和螺旋桨的各阶激励力共振。主机的选型应与减速齿轮箱、螺旋桨在一起考虑，在改变主机营运转速较困难时，也可改变变齿轮箱减速比或改变螺旋桨页数以达到改变激励频率的目的。 （二）减小激励力 对于存在外部不平衡力或者不平衡力矩柴油机，可以通过安装平衡补偿装置来减小振动激励力。这是一种普遍应用的防止有害振动的措施。 平衡补偿装置是使偏心质量以与主机激励频率相同的转速旋转，产生补偿力或者力矩以抵消柴油机的不平衡力，减少他们对振动的影响。按运转驱动方式可将平衡器分为
两大类：一是由电动机驱动，或称电动平衡器；二是由曲轴驱动直接附装在主机上。按被平衡激励的形式又可以分为一次力矩平衡器、二次力矩平衡器和组合平衡器。 电动平衡器一般安装在船体垂向振动振幅相当大的舵机底甲板上。 （三）减小振动传递 1，隔振器 对于不平衡的主机或辅机可以在机座下装设隔振器，以减小主机激励力对船体的传递。 所要求的减震器应该柔软些，这通常只有对高速柴油机才能实现。 目前国内常用的减震器主要有橡胶减震器和金属弹簧减震器。 另外，钢丝网隔减震器在工程上的应用也得以发展。 2 防振支撑 近代船用大型柴油机因采用长冲程和超长冲程，其机架横向振动是一个突出问题，成为船体激励源振动之一。当横向振动比较大时，可在主机上部与船舷左右侧间设横向防振支撑于船体连接。它通常能使机架横向振动减小50%以上，固有频率提高5%~50%。 目前常用的防振支撑主要有机械式、摩擦式、液压式三种。 （1）机械式支撑 机械式支撑使主机的刚性得到明显的增加，机架的固有频率上升，下降。但另一方面，机架的部分振动能量讲通过支撑传递至全体，有可能加剧船体的振动。（2）摩擦式支撑 摩擦式支撑的断面形状为U 型。 3）液压式支撑 它由一个充满氮气的蓄能器，一个装压力表的节流阀，哥哥固定在船体上装有差动活塞的减压缸及一根压杆组成。
SPWM控制的变频调速
《交流调速》课程设计 -—SPWM变频调速系统 姓名 学号：1204010323 专业：电气工程 班级：电气五班
SPWM变频调速系统 摘要：变频调速是交流调速中的发展方向。异步电动机的调速原理是研究控制算法的基石，因文首先介绍了异步电动机的调速特性，从而展开介绍SPWM变频调速的理论基础.包括变频调速控制思想的由来，控制方法的可行性。变频调速的控制算法也有许多，目前大部分通用变频器所采用的控制算法——恒压频比控制，给出了完整的硬件电路设计和软件程序流程设计。本文采用了HEF4752波形控制电路产生SPWM信号具有电路简单、控制性能优良及高可靠性等特点。 关键词:变频器;恒压频比控制;正弦波脉宽调制:HEF4752控制电路。
目录 一概述------------------------------------------------------------- 1 1.1 SPWM变频调速系统概述---------------------------------------- 1 1.2变频调速的优点----------------------------------------------- 1 1.3 SPWM变频调速的优点------------------------------------------ 1 二 SPWM变频调速系统基本原理---------------------------------------- 2 2.1交流电动机变频调速原理--------------------------------------- 2 2.2 SPWM变频调速系统基本原理------------------------------------ 2 2.2.1单极性SPWM法------------------------------------------ 3 2.2.2双极性SPWM法------------------------------------------ 4 2.3 系统设计总方案的确定---------------------------------------- 6 三主电路设计------------------------------------------------------- 7 3.1主电路功能说明----------------------------------------------- 7 3.2 主电路设计-------------------------------------------------- 8 3.3 主电路电路图------------------------------------------------ 9 四控制电路设计----------------------------------------------------- 9 4.1 控制电路设计总思路------------------------------------------ 9 4.2 SPWM波形产生电路-------------------------------------------- 9 4.2.1 HEF4752芯片介绍--------------------------------------- 9 4.2.2 SPWM波形产生电路设计--------------------------------- 10 4.3 电压电流检测电路------------------------------------------- 11 4.4调节器设计-------------------------------------------------- 12 4.5 速度检测电路----------------------------------------------- 12 4.6保护电路设计------------------------------------------------ 12 4.6.1 过电流保护-------------------------------------------- 12 4.6.2 IGBT开关过程中的过电压保护--------------------------- 13 4.6.3 启动限流保护------------------------------------------ 13 五 SPWM变频调速系统总设计图--------------------------------------- 14
矢量控制系统(FOC)基本原理
矢量控制(FOC)基本原理 2014.05.15 duquqiubai1234163. 一、基本概念 1.1模型等效原则 交流电机三相对称的静止绕组 A 、B 、C ，通以三相平衡的正弦电流时，所产生的合成磁动势是旋转磁动势F ，它在空间呈正弦分布，以同步转速ω1（即电流的角频率）顺着 A-B-C 的相序旋转。这样的物理模型如图1-1a 所示。然而，旋转磁动势并不一定非要三相不可，单相除外，二相、三相、四相…… 等任意对称的多相绕组，通以平衡的多相电流，都能产生旋转磁动势，当然以两相最为简单。 图1 图1-1b 中绘出了两相静止绕组α 和 β ，它们在空间互差90°，通以时间上互差90°的两相平衡交流电流，也产生旋转磁动势F 。再看图1-1c 中的两个互相垂直的绕组M 和 T ，通以直流电流M i 和T i ，产生合成磁动势F ，如果让包含两个绕组在的整个铁心以同步转速旋转，则磁动势F 自然也随之旋转起来，成为旋转磁动势。把这个旋转磁动势的大小和转速也控制成与图 1-1a 一样，那么这三套绕组就等效了。
三相--两相变换（3S/2S 变换） 在三相静止绕组A 、B 、C 和两相静止绕组α、β之间的变换，简称3S/2S 变换。其电流关系为 111221022A B C i i i i i αβ????-- ???????=?????????-????? （） 两相—两相旋转变换（2S/2R 变换） 同步旋转坐标系中（M 、T 坐标系中）轴向电流分量与α、β坐标系中轴向电流分量的转换关系为 cos sin 2sin cos M T i i i i αβ??????????=??????-???? ?? （） 1.2矢量控制简介 矢量控制是指“定子三相电流矢量控制”。 矢量控制理论最早为解决三相异步电机的调速问题而提出。交流矢量的直流标量化可以使三相异步电机获得和直流电机一样优越的调速性能。将交流矢量变换为两相直流标量的过程见图2。
振动盘工作原理
振动盘工作原理 一.振动盘简介: 振动盘是一种自动定向排序的送料设备. 振动盘的组成:料斗\底盘\控制器\直线送料器等配套组成.其工作目的是通过振动将无序工件自动有序定向排列整齐,准确地输送到下道工序. 振动盘的料斗分为筒形料斗,螺旋,线料斗,锥形料斗,等分线料斗等五种; 底盘有正拉底盘,侧拉底盘,压电式底盘,精密底盘四种; 控制器分为普通控制器,调频控制器,分级控制器,带缓启动控制器,数显调频控制器五种; 直线送料器可根据客户需求订制各式各样型号直线送料器,也可根据产品要求订制. 振动盘是一种自动组装机械的辅助设备,是一种能自动定向排序的送料设备.能把各种产品有序排出来,它可以配合自动组装设备一起将产品各个部位组装起来成为完整的一个产品.作用:广泛应用于电池\五金\电子\医药\食品\塑胶插件\喷雾器\连接器\精密振动盘应用等各个行业,是解决工业自动化设备供料的必须设备. 振动盘辅助产品:底盘\顶盘\控制器\直线送料器\振动平台料仓\涂层 电磁振动上供料器从结构上分:直槽往复式和圆盘扭动式.其中直槽式一般作为不需要定向整理的粉粒状物料的给料器,或用于清洗,筛选,烘干加热,冷却等操作.圆盘式多用于需要定向整理的,有一定形状和尺寸的物料的上供料. 二.振动盘工作原理 料斗下面有个脉冲电磁铁,可以使料斗垂直方向上下振动,由于弹片的倾斜,使料斗绕其垂直轴做扭摆振动,料斗内零件,由于受到这种振动,而沿螺旋轨道上升,直到送到下道工序运动状态:直线形料斗是往复直线式振动,而圆筒形是往复扭转式振动.主要是由一个振动马达作动力,振动马达工作时产生定向频率的力,只要把振动盘看成是一个斜面,再对这个斜面进行物理学的受力分析,你就能很容易理解它的工作原理了.振动盘电磁线圈在工作中,斜面受电磁力会微小的上下振幅,调整振动盘的工作频率以及间隙,就可以实现顺利工作. 三振动盘调整步骤与要点 (1)确认振动本体位于盘面确实锁固 (2)将控制器按钮调至中间位置 (3)将电源打开,查看振动盘输送速度是否达到要求 (4)若没有达到要求,将锁付弹片之固定螺丝松脱任意一支,查看振动速度变化 (5)若松脱弹片固定螺丝,振动速度变快,则表示弹片过厚,适度减少弹片数量或厚度后,再进行步骤(4),再次调试 (6)反之则适度增加弹片或厚度后,再进行步骤(4),再次调试 (7)若步骤(4)的调整,振动速度变化不大时,则表示已完成弹片调整 (8)电磁铁要对齐,间隙在1---1.5mm,间隙要平行 四.定购一台合适的振动盘,首先要充分了解您的要求及配合主机使用情况 (9)正式生产中使用的工件样品或图纸 (10)振动盘的送料方向(顺时针,逆时针) (11)工件在振动盘出口时的状态,出料速度 (12)振动盘的空间限制及安装位置,供电\供气情况 (13)外观涂层等其它要求(交货期一般为7---15天,免费安装调试,保修三年) 五.电磁振动上供料器的工作过程,是由于电磁铁的吸引和支承弹簧的反向复位作用,使料槽产生高速高频(50---100次/秒),微幅(0.5---1mm)振动,使工件逐步向高处移动.当I=0时,料槽在支承弹簧作用下向右上方复位,工件依靠它与轨道的磨擦而随轨道向右上方运动,并逐步被加速.当I>0时,料槽在电磁铁的吸引下向左下方运动,工件由于惯性作用而脱离轨道,继续向右上方运动(滑移或跳跃),再经过光纤放大器的光电转换作用,经集成线路模拟转换至下一循环,周而复始,工件在轨道上作由低到高的运动. 六.电磁式振动盘的工作原理:振动盘是由振动板,电磁铁,衔铁,弹簧片,安装座,减振胶垫组成,利用控制器产生与系统固有频率相同的脉冲电流使电磁铁励磁后,系统发生共振,衔铁及振动板会快速的拉向电磁铁,因为下降速度很快,所以物料会浮在空中,并在重力作用下落向料盘,接着在弹簧片的作用下,衔铁及振动板又被推回,这时使料盘内的物料向前方移动,该作用以每分钟3000---10000次或更高的次数反复进行,使用权料盘内的物料平滑移动. 交流电压使电磁铁产生磁场,由于频率很高,故产生的磁力也是瞬间变化的,底盘下面有3---6组一定的角度弹簧片,当电磁铁同交流电瞬间产生磁场,弹簧片受压,当电压正弦波变化的时候,弹簧片弹回来,就产生了力. 七.振动盘主要技术参数 1.额定电压为交流220/110V,频率为50/60HZ,振动盘根据需要采用半波/全波励磁 2.振动盘规格:顶盘直径80---1000mm
SPWM脉宽调制控制系统设计
SPWM脉宽调制控制系统设计 一、作品名称：SPWM脉宽调制控制系统设计 二、原理：脉宽控制技术（PWM）是非常重要的电力电子控制技术，对提高电力电子装置的性能，促进电力电子技术的发展有着巨大的推动作用。其中，正弦脉宽调制技术（SPWM）是应用最广泛的PWM 技术。 SPWM（Sinusoidal PWM）在高性能电机驱动、步进电机细分控制、变频电源、电力电子逆变控制等方面有重要的应用。特别是随着FPGA技术进入这一行业，使SPWM技术的应用更有了长足的进步，使其得到了更高效、更深入和更广泛的应用。 相对于空间矢量PWM、随机采样PWM、电流滞环PWM、自然采样PWM、等面积采样PWM或规则采样等方式的PWM，正弦采样的PWM在逆变控制等技术应用中，产生的谐波含量最小，因此应用也最广泛。数字方式产生SPWM 波的原理如图1-1所示，其中等腰三角波是载波，正弦波是调制波，当这两路信号经过一个数字比较器后输出图1-1下方的脉冲波形，即SPWM波。当正弦波大于三角波时，比较器输出1，反之输出0。三角波与正弦波的频率比称为载波比；它们的频率如果等比例增减则为同步调制方式，否则就是异步调制方式。载波频率通常为数十KHz，载波比为数百。图1-6是基于5E+系统的SPWM波发生器的基本电路图。其中PLL20输出两路时钟，一路C0，输出3.6MHz，为三角波信号发生器提供载波时钟；另一路C1输出200kHz，为正弦波调制信号提供时钟。CNT10B是10位计数器，其一为三角波发生模块TRANG提供递增数据。另一CNT10B是正弦波数据ROM的地址发生器。ROM10模块的数据可用生成的mif 生成器产生，深度是1024，数据宽度是10位。当下载图1-6的设计于5E+系统后，利用逻辑分析仪进行分析，看SignalTap II实测的波形与图1-1的波形是否有很好的对应关系。 图1-1 SPWM波生成原理图 三、步骤
振动控制的基本原理
B 图1-1 振动控制的基本原理 （1）电动台的工作原理及框图 载流导体载磁场中受电磁力的作用而运动，根据电磁学的基本原理，一段载流元dI 放在磁场中（见图1-1）所受的电磁力可用下式表示Df=BId ?sin （d ?^B ）式中B 一载流导体所处磁场的磁通（Gs ）I 一载流导体的电流有效值 （A ）dI ^B 一电流元与V 的夹角载振动台的设计中d ?^B=90°则sin （d ?^B ）=sin90°=1∴df=BId ?整个驱动动圈的线圈式由无数小电流元组成的因此动圈所受的力F 为 F=∫? 0BId ?=IB ?………(1-1) ?…………动圈的有效长度 显然，在上式中，当振动台与定型时B ?为定值则F αI 因此，当动圈上通过的电流I 以正弦规律变化，即产生所谓振动。 由（1-1）式可知 振动台的激振力大小取决于I 、B 、?三个参数的打小，气隙磁通B 的大小式不能无限制地增加的，当采取恒磁场时，B 一般为6000Gs 一7000Gs ，当采用单磁场励磁时，B 一般在13000Gs 左右，采用双
图1-2 动台体体积大小限制。如果要增加激振力，则要增加动圈驱动电流I 的大小，而I是由功率放大器提供的，也就要增大功率放大器输出的大小。 为了表明由功率化为激振力的能力，人们常用数来表达，它定义为每产生一公斤的激振力所需功率放大器的瓦数，称为该振动台的力常数。 在振动台的应用中常用下列量纲 I…………安培（A） ?…………厘米（cm） B…………高斯（Gs） F…………公斤力（kgf） 则（1-1）改写成 F=2x10-7IB ?……………………1—2 （2）电动台的框图及各部件作用 电动台的框图如图1-2所示
PID控制的基本原理
S lim e (t ) = 1 +RK t →∞ PID 控制的基本原理 1．PID 控制概述 当今的自动控制技术绝大部分是基于反馈概念的。反馈理论包括三个基本要素：测量、比较和执行。测量关 心的是变量，并与期望值相比较，以此误差来纠正和控制系统的响应。反馈理论及其在自动控制中应用的关键是： 做出正确测量与比较后，如何用于系统的纠正与调节。 在过去的几十年里，PID 控制，也就是比例积分微分控制在工业控制中得到了广泛应用。在控制理论和技术 飞速发展的今天，在工业过程控制中 95%以上的控制回路都具有 PID 结构，而且许多高级控制都是以 PID 控制为 基础的。 PID 控制器由比例单元（P ）、积分单元（I ）和微分单元（D ）组成，它的基本原理比较简单，基本的 PID 控 制规律可描述为： G (S ) = K P + K 1 + K D S (1-1) PID 控制用途广泛，使用灵活，已有系列化控制器产品，使用中只需设定三个参数（ K P ， K I 和 K D ） 即可。在很多情况下，并不一定需要三个单元，可以取其中的一到两个单元，不过比例控制单元是必不可少的。 PID 控制具有以下优点： （1） 原理简单，使用方便，PID 参数 K P 、K I 和 K D 可以根据过程动态特性变化，PID 参数就可以重 新进行调整与设定。 （2） 适应性强，按 PID 控制规律进行工作的控制器早已商品化，即使目前最新式的过程控制计算机，其 基本控制功能也仍然是 PID 控制。PID 应用范围广，虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过适当简化，也 可以将其变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，就可以进行 PID 控制了。 （3） 鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性的变化不太敏感。 但不可否 认 PID 也有其固有的缺点。PID 在控制非线性、时变、偶合及参数和结构不缺点的复杂过程时，效果不是太好； 最主要的是：如果 PID 控制器不能控制复杂过程，无论怎么调参数作用都不大。 在科学技术尤其是计算机技术迅速发展的今天，虽然涌现出了许多新的控制方法，但 PID 仍因其自身的优 点而得到了最广泛的应用，PID 控制规律仍是最普遍的控制规律。PID 控制器是最简单且许多时候最好的控制器。 在过程控制中，PID 控制也是应用最广泛的，一个大型现代化控制系统的控制回路可能达二三百个甚至更多， 其中绝大部分都采用 PID 控制。由此可见，在过程控制中，PID 控制的重要性是显然的，下面将结合实例讲述 PID 控制。 1.1.1 比例（P ）控制 比例控制是一种最简单的控制方式，其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输 出存在稳定误差。比例控制器的传递函数为： G C (S ) = K P (1- 2) 式中， K P 称为比例系数或增益（视情况可设置为正或负），一些传统的控制器又常用比例带（Proportional Band ， PB ），来取代比例系数 K P ，比例带是比例系数的倒数，比例带也称为比例度。 对于单位反馈系统，0 型系统响应实际阶跃信号 R 0 1(t)的稳态误差与其开环增益 K 近视成反比，即： t →∞ 对于单位反馈系统，I 型系统响应匀速信号 (1- 3) R 1 (t)的稳态误差与其开环增益 K v 近视成反比, 即: lim e (t ) = R 1 K V (1- 4)
PWM控制的基本原理
PWM控制的基本原理 PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。 PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM 控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。理论基础： 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。 图1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 面积等效原理： 分别将如图1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图2a所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图2b所示。从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。 图2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形 用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。 SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。 图3 用PWM波代替正弦半波 要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。 PWM电流波：电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。 PWM波形可等效的各种波形： 直流斩波电路：等效直流波形 SPWM波：等效正弦波形，还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面积原理。 随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM 法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而本文介绍的是在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法。它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。 PWM技术的具体应用
解析基础隔震、消能减震、振动控制的原理和分类
2，解析基础隔震、消能减震、振动控制的原理和分类。 工程中的隔震（振）分两种情况：（书本内容） （1）阻止振动的输出。（主动隔震） （2）阻止振动的输入。（被动隔震） 第一种隔振情况实际上是力的隔离，即使动力机器产生的不平衡力或地铁车辆产生的冲击力降低，不传入或减少传入到地基中。 第二种隔振情况实际上是基底振动的隔离。 隔震的原理： 隔震的基本思想就是在建筑与基础之间设置一个柔软的隔震层，利用水平刚度相对很小的隔震装置减少地震对上部结构的作用。在建筑的上部与下部结构之间设置隔震支座，当发生地震时，隔震支座上下结构发生相对水平位移使隔震支座发生弹性变形耗散能量、使结构的基本周期由常规的 0.3s～1.2s延长至隔震结构的2.0s～4.0s、使上部结构的震动近似为缓慢的“整体平动”和使结构处于弹性状态，从而地震作用大大减少。 建筑隔震的分类： 1，按技术类型划分：1）叠层橡胶支座隔震技术 2）摩擦滑移隔震技术 3）滚动隔震技术 4）碟形弹簧竖向隔震技术 5）复合隔震技术 2，按隔震层位移划分：1）基础隔震2）层间隔震3）大跨空间屋架或网架支座隔震4）房屋内部 局部隔震 消能减震的原理： 结构消能减震技术是在结构某些部位（如支撑、剪力墙、连接缝或连接构件）设置耗能（阻尼）装置（或元件）。在主体进入非弹性状态前装置（或元件）率先进入耗能工作状态，通过该装置产生摩擦、弯曲（或剪切、扭转）弹塑性（或粘弹性）滞回变形来耗散能量或吸收地震输入结构的能量，以减少主体结构的地震反应。 耗能元件分为： 1）数度相关型耗能元件，如线性粘滞或粘弹性阻尼器。 2）位移相关型耗能元件，如金属屈服型或摩擦型阻尼器。 3）调谐吸震型耗能元件，如TMD，TLD。 振动控制原理： 在工程结构的特定部位装设某种装置(例如隔震垫等)或某种机构(例如消能支撑、消能剪力墙、消能节点、消能器等)或某种子结构(例如调频质量等)或施加外力(外部能量输入)或调整结构的动力特性，使工程结构在地震(或风)的作用下，其结构的动力响应(加速度、速度、位移)得到合理的控制，确保结构本身及结构中的人员仪器设备的安全和处于正常的使用环境状况。 振动控制分类： 1）从控制对外部能量需求的角度，结构控制可分为：被动结构控制、主动结构控制、半主动结 构控制、混合结构控制。 2）从被控结构的特性划分，结构控制可分为柔性结构控制与刚性结构控制。
PID控制的基本原理
S lim et 1RK t PID 控制的基本原理 1．PID 控制概述 当今的自动控制技术绝大部分是基于反馈概念的。反馈理论包括三个基本要素：测量、比较和执行。测量关 心的是变量，并与期望值相比较，以此误差来纠正和控制系统的响应。反馈理论及其在自动控制中应用的关键是： 做出正确测量与比较后，如何用于系统的纠正与调节。 在过去的几十年里，PID 控制，也就是比例积分微分控制在工业控制中得到了广泛应用。在控制理论和技术 飞速发展的今天，在工业过程控制中 95%以上的控制回路都具有 PID 结构，而且许多高级控制都是以 PID 控制为 基础的。 PID 控制器由比例单元（P ）、积分单元（I ）和微分单元（D ）组成，它的基本原理比较简单，基本的 PID 控 制规律可描述为： G S K P K 1 K D S (1-1) PID 控制用途广泛，使用灵活，已有系列化控制器产品，使用中只需设定三个参数（ K P ， K I 和 K D ） 即可。在很多情况下，并不一定需要三个单元，可以取其中的一到两个单元，不过比例控制单元是必不可少的。 PID 控制具有以下优点： （1） 原理简单，使用方便，PID 参数 K P 、K I 和 K D 可以根据过程动态特性变化，PID 参数就可以重 新进行调整与设定。 （2） 适应性强，按 PID 控制规律进行工作的控制器早已商品化，即使目前最新式的过程控制计算机，其 基本控制功能也仍然是 PID 控制。PID 应用范围广，虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过适当简化，也 可以将其变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，就可以进行 PID 控制了。 （3） 鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性的变化不太敏感。 但不可否 认 PID 也有其固有的缺点。PID 在控制非线性、时变、偶合及参数和结构不缺点的复杂过程时，效果不是太好； 最主要的是：如果 PID 控制器不能控制复杂过程，无论怎么调参数作用都不大。 在科学技术尤其是计算机技术迅速发展的今天，虽然涌现出了许多新的控制方法，但 PID 仍因其自身的优 点而得到了最广泛的应用，PID 控制规律仍是最普遍的控制规律。PID 控制器是最简单且许多时候最好的控制器。 在过程控制中，PID 控制也是应用最广泛的，一个大型现代化控制系统的控制回路可能达二三百个甚至更多， 其中绝大部分都采用 PID 控制。由此可见，在过程控制中，PID 控制的重要性是显然的，下面将结合实例讲述 PID 控制。 比例（P ）控制 比例控制是一种最简单的控制方式，其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输 出存在稳定误差。比例控制器的传递函数为： G C S K P 1 2 式中， K P 称为比例系数或增益（视情况可设置为正或负），一些传统的控制器又常用比例带（Proportional Band ， PB ），来取代比例系数 K P ，比例带是比例系数的倒数，比例带也称为比例度。 对于单位反馈系统，0 型系统响应实际阶跃信号 R 0 1(t)的稳态误差与其开环增益 K 近视成反比，即： t 对于单位反馈系统，I 型系统响应匀速信号 1 3 R 1 (t)的稳态误差与其开环增益 K v 近视成反比, 即: lim et R 1 K V 1 4
SPWM信号的获得及驱动保护电路设计分析
SPWM信号发生器的设计 （安阳师范学院物电学院，河南安阳 455000） 摘要：随着电力电子技术的不断发展，逆变电路在现实生活中的重要越来越凸显，SPWM控制技术更是以在交流调速变频器和不间断电源中获得了广泛的应用，且取得广泛而成功的应用。 本系统采用比较和振荡电路来产生带一定死区延时的SPWM信号波，以给逆变主电路提供驱动信号。采用模拟电路来产生带有一定死区延时的SPWM信号，系统主要由SPWM产生电路模块以及保护电路组成，采用以分立元件ICL8038和CD4538组成的比较和振荡电路产生SPWM信号，以单片集成函数发生器ICL8038为核心，首先产生频率可以从0.001HZ到500KHZ范围变化的三角波和正弦波，通过集成运算放大器LM311比较后再通过一个非门即可得到上下两路互补对称的SPWM波形。为了使最后得到的SPWM波形带有一定的死区延时时间，在电路设计上将波形分别通过以单稳态触发器CD4528为核心的外围电路以产生几微秒死区时间以供给驱动电路驱动逆变器开关管关和断，改变信号发生器的频率和幅值就可以改变SPWM的频率和调制比，从而改变波形的频率和幅度； 关键词：SPWM；ICL8038；死区延时；CD4538 1 前言 1.1课题简介 新型电力电子器件和高性能微处理器的出现和发展，使得PWM技术已成为电力电子技术中非常重要的组成部分，而且全控型电力电子器件驱动功率小，驱动电路简单，工作频率高，在中大容量整流和逆变电路领域如家用电器、办公设备电源、汽车电器及高科技领域得到了广泛的应用。PWM控制技术在逆变电路中的广泛而成功的应用，使PWM技术在整流电路中也开始应用，并显示了突出优越性，而SPWM控制技术可以很好的控制逆变电路中开关器件的导通与关断，从而得到良好的输出波形。 1.2 电力电子简介 随着电力电子技术的飞速发展，正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中，与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。对逆变器输出波形质量的要求主要包括两个方面：一是稳态精度高；二是动态性能好。因此，研究开发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器控制策略，已成为电力电子领域的研究热点之一。电力电子器件的发展经历了晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）、晶体管（BJT）、绝缘栅晶体管（IGBT）等阶段。目前正向着大容量、高频率、易驱动、低损耗、模块化、复合化方向发展，与其他电力电子器件相比，IGBT具有高可靠性、驱动简单、保护容易、不用缓冲电路和开关频率高等特点，为了达到这些高性能，采用了许多用于集成电路的工艺技术，如外延技术、离子注入、精细光刻等。IGBT最大的优点是无论在导通状态还是短路状态都可以承受电流冲击。它的并联不成问题，由于本身的关断延迟很短，其串联也容易。尽管IGBT模块在大功率应用中非常广泛，但其有限的负载循环次数使其可靠性成了问题，其主要失效机理是阴极引线焊点开路和焊点较低的疲劳强度，另外绝缘材料的缺陷也是一个问题。在现有的正弦波输出变压变频电源
PWM控制的基本原理
PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对 一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。 PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM 型，PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电 子技术中的重要地位。 理论基础： 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。 图1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 面积等效原理： 分别将如图1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如 图2a所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图2b所示。从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。 图2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形
用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。 SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。 图3 用PWM波代替正弦半波 要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。 PWM电流波：电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。 PWM波形可等效的各种波形： 直流斩波电路：等效直流波形 SPWM波：等效正弦波形，还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面积原理。 随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而本文介绍的是在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法。它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。