风力摆论文
论文
题目:风力摆控制系统设计
学生：庞刚
学号：201206070422
院（系）：电气与信息工程学院
专业：自动化124
指导教师：郑恩让
2016年 1 月 4 日
风力摆控制系统
庞刚
（陕西科技大学电气与信息工程学院，陕西西安 710021）
摘要：本组选择的是2015年大学生电子竞赛B题——风力摆控制系统。针对于题目基础部分与发挥部分要求，设计了一个以飞思卡尔公司单片机MK60为控制单元、2对垂直放置的轴流风机组为执行器单元、陀螺仪传感器和加速度传感器以信息融合方式实现的（角度）传感器单元形成了一个三维空间的闭环控制系统（风力摆控制系统）。在此基础上首先利用空间矢量法将被控量投影到X和Y 两个独立坐标上，分别利用相互独立的PID、FUZZY等控制方法实现风力摆系统系列动作。实验表明：本竞赛小组设计制作的风力摆系统能够以较高的精度完成各种任务。
关键词：风力摆，MK60，轴流风机，角度传感器，空间矢量法，PID
Wind pendulum control system
P ANG Gang
(Shaanxi University of Science & Technology, Academy of electronic information and electrical
engineering ,ShanXi Xi’an 710021)
Abstract: The Undergraduate Electronic Competition in this group chose B question - Wind pendulum control system. For the base portion and play in the title part of the requirements, we designed a Freescale microcontroller MK60 control unit, two pairs of vertically disposed axial air units for the actuator unit, a gyro sensor and an acceleration sensor information fusion way to achieve (angle) sensor units form a closed loop control system of a three-dimensional space (wind pendulum control system). Firstly, on the basis of space vector will be charged the amount projected onto X and Y coordinates of two separate, independent of one another, respectively PID, FUZZY and other control methods to achieve a wind pendulum series of actions. Experimental results show that: The race team designed a wind pendulum system with high accuracy can complete various tasks.
Keywords: Wind swing, MK60, axial fans, angle sensors, space vector, PID
1 方案论证
首先我们对该系统的结构及风力摆运
动控制方案的比较论证。
1.1系统结构
由图可知，风力摆的整体结构由控制单元MK60，执行单元轴流风机组，传感器单元mpu9250以及人机交互模块和其他必要外设构成。该系统结构简单，电路易于实现，功能完善，且稳定性高，精度高，性能好。
1.2系统方案比较论证
1.2.1控制芯片的选择
方案一：利用飞思卡尔公司XS128芯片作为微控制器。
方案二：利用飞思卡尔公司MK60芯片作为微控制器。
通过对两者的比较，MK60相较于XS128的频率要高很多，且前者为32位，后者为16位。MK60相较于XS128的运算速率要快很多，反应快，精度高。通过比较，选择MK60作为系统的控制单元，可以获得更快的运算速度，更灵敏过的反应，同时应为MK60具有更丰富的管脚，可以设计更完善的外设，增强系统的功能。
1.2.2轴流风机的选择
根据竞赛题目要求轴流风机为5-10cm，5-12V。我们现有符合要求的轴流风机的型号为80*80、0.5W；80*80、16W；90*90、54W 三种类型。如此电机的选择便有三种方案。
方案一：用四个80*80、0.5W的轴流风机组成机组。通过实验发现该机组的功率太小，无法满足系统的要求。
方案二：用四个80*80、16W的轴流风机组成机组。通过实验，该机组能够达到本系统的驱动能力，满足要求。
方案三：用四个90*90、54W的轴流风机组成机组。通过实验发现该机组本身的重量太重，满占空比驱动机组效果和方案二效果相仿，但是有该电机额定电流为4.5A，增加了驱动电路的负担。
1.2.3驱动电路的选择
方案一：利用MOS管搭建全桥形直流电机驱动电路。该电路具有电流大，电路简单，驱动能力强的特点。
方案二：利用电机驱动芯片L298N构成两路输出驱动电路。出于对功率和电流的考虑，该电路的驱动能力无法满足上述电机组的驱动要求。
方案三：利用电机驱动芯片BTN7971构成单极（半桥）电机驱动单路。
1.2.4角度传感器的选择
方案一：利用电位器作为角度变化的检测器件，输出电压信号由软件转换为角度信息，但是由于系统为风力摆控制系统，用电位器在摆的搭建上固定很困难，硬度很软，容易自旋。无法满足方案要求。
方案二：利用九轴MPU9250或者六轴MPU6050作为角度的检测器件，根据方案要求需要采集摆与X、Y的角度，虽然两者均含有陀螺仪和角加速度传感器，但是九轴比六轴多出Z轴，更方便我们采集角度的变化，选择亦更灵活，必要时可以屏蔽Z轴不用，故选择九轴角度传感器做为角度的检测原件。
1.2.5风力摆的制作方案
方案一：一组直流风机用细管或棒（如碳素纤维管、PVC管等）通过万向节固定在
一支架上。虽然风力摆自身重量较重，但是基本没有自旋。
方案二：用粗单股导线（减少自旋）将风力摆倒挂在支架上，该方案虽然能够有效减轻风力摆自身的重力，且阻力更小，但是不可避免的会产生自旋，加大队系统的控制难度，软件编程已更复杂。
方案二中虽然用单粗导线能够减少自旋，但是无法避免，而万向节和碳素纤维管连接可以避免自旋，固选方案二。
1.2.6小结
综上所述，本组对该风力摆控制系统的电路设计方案为基于飞思卡尔公司MK60芯片为微处理器，采取九轴MPU9205作为角度传感器，利用BTN7971构成单极电机驱动电路驱动四个80*80、16W的轴流风机组成的机组。
2测量与控制方法
2.1风力摆系统控制的任务
一长约60cm至70cm的细管上端用万向节固定在支架上，下方悬挂一组（2-4只）直流风机构成一个风力摆，如图2-1-1所示。风力摆上安装一向下的激光笔，静止时，激光笔的下端距地面不超过20cm。设计一控制系统，控制驱动风机使风力按照一定的规律运动，激光笔在地面画出要求轨迹。
2.2任务难度分析（技术难点）
（1）任务难点一：风力摆的起摆
作为风力摆系统首要条件便是在风机
组的控制下起摆，只有顺利稳定快速地起摆，风力摆在风机组的控制下才能良好的执行规定的动作。
（2）任务难点二：对风力摆摆动时摆幅的控制
当风机顺利摆起来以后，如果不加以限制，风力摆摆幅会越摆越大。如此技术难点便在于通过电机的配合运动将摆的幅度限
制在任务规定范围（误差不超过±2.5cm），以便顺利画出规定长度的直线段。
（3）任务难点三：风力摆红外线运动轨迹的线性度的控制
基本任务（1）、（2）均有线性度的要求，规定画出的直线段线性度误差不超过±
2.5cm。技术难点便在于怎样通过控制电机是摆运动在线性范围内。
（4）任务难点四：极坐标的确定
基本任务（3）中需要以在地面的任意角度（0°)自己设定以作参考）做类似自由摆的运动，除去限制摆幅、线性度等难点外，最主要的技术难点便是极坐标的确定。
（5）任务难点五：风力摆在运动中快速制动
在基本任务（4）需要以一定角度讲摆
拉起放开，在规定时间内使风力摆达到静止状态。可分析得出技术难点在于快速制定。
2.3技术难点（解决方案）
（1）风力摆红外线运动轨迹的线性度的控制
解决该难点的方法是当风力摆顺
利起摆后，通过角度传感器检测摆偏移的角度，通过判断角度的符号来控制电机动作修正偏移。
（2）运动状态下风力摆极坐标的实时确定
此难点是所有难点中最难以解决
的问题，通过角度传感器采集回来的关于X 轴、Y轴的所在平面的偏移角度，利用几何分析，找出极坐标与两个偏移角度的数学关系。
（3）对风力摆摆动时快速制动的快速性
将风力摆的运动分解为X轴、Y轴方向的运动，两组电机分别对两个方向的运动制动，如此电机能连续对风力摆作用，以达到在规定时间内制动的目的。
（4）风力摆激光笔画圆的高圆形度
利用角度传感器测出圆的半径，即X轴、Y轴方向的极值，通过判定极值确定是否画圆，以便利用机组调节，保证画圆。
造成这些技术难点的原因有：
○1控制器——轴流风机的功率较低；
○24个轴流风机的功率不一致性；
○3万向节的方向性干扰；
○4空气的随机行干扰。
为此，本小组将依靠硬件系统及控制算法克服，具体内容如下文。2.4系统基本被测量及测量算法2.4.1角度a的测量算法
风力摆以碳素纤维杆为与X轴的夹角a1,与Y轴的家轿a2，其示意图如下图所示。
2.4.2圆锥角b的测量算法
通过多次测量找出了圆锥角b与摆偏移X轴或者Y轴的距离的关系，即和摆幅两倍的线性关系，式子如下：
b=5x-50 (1)
式（1）表明，圆锥角b与风力摆偏移X 轴或者Y轴的成一次函数关系，实验表明利用此式子，通过软件控制风力摆完成基本任务（2）效果很好，系统稳定，误差小。
2.4.3极坐标c的测量算法
由传感器采集进单片机的两个角a1，
a2；x1与X轴的所在平面的夹角，x2与Y 轴的所在平面的夹角,如下图。通过几何分析，得出的关系式子如下：
tanc=tana1/tana2 (2)
式(2)表明，极坐标c与a1、a2的关系为三角函数关系，运用此式子可以确定出极坐标，以此完成基本部分（3）的任务要求。
2.4.5空间位置（XOY）的测量算法
X与Y的算法一样，所以只给出求X
的
公式如下：
X=5b/3-50 (3)
式(3)中b为圆锥角,该式子表明空间坐标X、Y与圆锥角成一次函数，以此可以确定风力摆在坐标轴中的位置，有利于对风力摆的控制。
2.5控制算法
2.5.1控制指标
根据风力摆控制系统任务要求，针对于基础部分和发挥部分的任务要求，需要控制一下的指标量，以满足系统执行时的精度要求。
1、线性度
在基础任务（1）、（2）、（3）以及发挥部分中，需要要求风力摆在一定的误差带内运动，轨迹误差不得超过±2.5cm。因此，需要对系统测量的线性度，并加以控制。
2、线段长度
在基础部分（2）、（3）要求风力摆的摆动幅值能够在30-60cm可设置，或任意角度摆动不短与20cm，所以需要测量红外指示灯在地面画出的轨迹长度，并加以控制，来判断风力摆动作是否满足任务要求。
3、半径
在发挥部分，要求风力摆在地面轨迹所画出的圆半径在15-35cm可设置，所以需要测量半径并加以控制，以判断轨迹圆是否符合任务要求。
4、角度
在基本任务（3）中要求风力摆能够以任意角度做类似自由摆的运动，所以需要测出角度并加以控制，来判断风力摆的动作是否满足任务要求。2.5.2基本部分任务的主要算法思想
（1）基本要求1：从静止开始，15s内控制风力摆做类似自由摆运动，是激光笔稳定地在地面画出一条不短于50cm的直线，其线性度偏差不大于正负2.5cm，并且具有较好的重复性。
实现的主要算法：通过陀螺仪检测风力摆运动方向，沿风力摆运动正方向施加推力，既可达到要求。
（2）基本要求2：在静止开始，15s内完成幅度可控的摆动，画出长度在30-60cm 间可设置，长度偏差不大于正负2.5cm的直线段，并且具有较好的重复性。
实现的主要算法：在第一步的基础上使用加速度计测量风力摆摆角，控制直线段长度。
（3）基本要求3：在设定摆动方向，风力摆从静止开始，15s内按照设置的方向（角度）摆动，画出不短于20cm的直线段。
实现的主要算法：使用相邻两个轴流风机合成推力，然后按第一步控制。
（4）基本要求4：将风力摆拉起一定的角度（30°—45°）放开，5s内使风力摆制动达到静止状态。
实现的主要算法：与第一步相似，使推力与运动方向相反既可。
2.5.3发挥部分任务的主要算法
（1）发挥部分1：以风力摆静止时激光笔的光点为圆心，驱动风力摆用激光笔在地面圆，30s内重复3次；圆的半径可在15-35cm范围内设置，激光笔画出的轨迹应落在指定半径正负2.5cm的圆环内。
实现的主要算法：使用4个轴流风机旋转推动，然后通过加速度计得出摆角进行闭环控制。
（2）发挥部分2：在发挥一后继续作圆周运动，在距离风力摆1-2cm 距离内用一台50-6-W 台扇在水平方向吹响风力摆，台扇吹5s 后停止，风力摆能够在5s 内恢复发挥部分（1）规定的圆周运动，激光笔画出符合要求的轨迹。
实现的主要算法：在发挥部分（1）基础上，为其施加径向修正力既可。
3 系统设计
该系统主要包括硬件和软件两部分，而硬件部分包括电路部分设计和非电路部分设计。
3.1电路设计
3.1.1电源模块
整个系统的供电模块采用12V 开关电源供电。
其中电源模块中的+5V 电源，通过W7805线性稳压芯片将12V 电压稳到5V 得到，以给主控模块中的蓝牙模块、双向缓冲器74HC245D 、单相缓冲期HC244、OLED12864显示屏、角度传感器模块以及声光提示模块供电，同时作为驱动模块驱动芯片7971使能端使能。
通过AMS1117将W7805输出端的5V 电压稳到3.3V ，以供给单片机MK60供电。
其利用Altium Designer 画出的电路原理图图3-1-1所示。 3.1.2控制模块
控制模块包括MK60，OLED12864，按键，拨码开关，蓝牙接口SCI 以及PWM 输出缓冲
器HC244、74HC245D 双向缓冲器。其利用Altium Designer 画出的电路原理图如图3-1-2（a ）到图3-1-2（d ）。
1、主控芯片
以飞思卡尔公司的MK60作为主控制板的微处理器，具有反应速度快，精度高等优
点。在主控制板中MK60与外设的多口连接如图3-1-2（a ）所示。其主要任务是采集两个角度传感器MPU9250传回来的风力摆角度变化的信息，以此根据调制PWM 波控制轴流风机组的动作。
2、PWM 输出缓冲模块
74HC244芯片是8路三态缓冲驱动器，内部共有两个四位三态缓冲器，使用时可分别以1G 和2G 作为它们的选通工作信号。 当1G 和2G 都为低电平时，输出端Y 和输入端A 状态相同；当1G 和2G 都为高电平时，输出呈高阻态。利用HC244缓冲器将 PWM 与驱动电路隔离开来，理论上可以直接用单片机的几根I/O 口接并口线，但如果电路板没做好，可能会连带把计算机并口烧坏，所以要加个74HC244芯片隔离一下。
其电路接线图如下。
3、通用I/O口
通用I/O口作为MK60微控制器对外部信号采集或输出信号的接口，74HC245总线收发器(bus transceiver)，典型的CMOS型三态缓冲门电路。由于单片机或CPU的数据/地址/控制总线端口都有一定的负载能力，如果负载超过其负载能力，一般应加驱动器。我们准备了八路普通I/O口以备用。其接线原理图如下。
4、人机交互模块
为了方便观察角度传感器传回的信息，我们设计了显示电路，利用OLED12864来显示必要的数据和参数。为了能够能够在比赛中设置参数，我组设计了四个独立的按键。同时设计了多位的拨码开关来应对不同的任务要求。运用蓝牙将单片机处理过后的数据传送回电脑，用虚拟示波器实时观察波形和数据变化规律。
图4-1控制电路外设电路3.1.3传感器模块
角度传感器模块通过应用两片MPU9250，其接线原理如上图，复用了原本给AD采预留的接口，以此来采集X、Y轴方向上角度的变化量或者加速度变化量。
3.1.4驱动模块
对电机组的驱动，我组选择四片
BTN7971组成四路半桥电机驱动电路，具体电路图经Altium Designer画出如图3-1-4。
3.1.5声光提示模块
根据竞赛任务要求需要在风力摆达到
指定动作时需要有明显的声光，固利用有源蜂鸣器和发光二极管制成如图3-1-5的声光发生电路。
3.2系统的非电路硬件设计
风力摆的非电路部分及摆和支架部分。利用万向节将70CM的碳素纤维杆和支架连接在一起，组成风力摆，具体如下图所示。
3.3软件设计
软件流程图如右图所示
3.3.1程序部分
本系统的算法通过软件编程实现，编程采用了模块化设计。其中软件的主程序包括：LED模块，GPIO模块，FTM模块，PIT，OLED等的初始化功能，以下为核心主程序。
void main (void)
{
LED_Init();
GPIO_init();
ftm_init();
pit_init();
LED_P14x16Str(0,0,"陕西科技大学");
LED_P6x8Str(0, 2, "X:");
LED_P6x8Str(0, 3, "Y:");
LED_P6x8Str(0, 4, "CounterA:");
LED_P6x8Str(0, 5, "RFLAG:");
LED_P6x8Str(0, 6, "A:");
LED_P6x8Str(0, 7, "Overflow:");
while(1)
{
/*if(FLAG==0x07)
{
//清空FTM0 COUNTER
LPLD_FTM_ClearCounter(FTM0);
FLAG=0;RFLAG=0;
}*/
if(DistanceX<100&&DistanceX>-100)
{
LED_PrintShort(60, 2, DistanceX);
}
if(DistanceY<100&&DistanceY>-100)
{ LED_PrintShort(60, 3, DistanceY);
}
LED_PrintShort(60, 4, CounterA);
LED_PrintShort(60, 5, RFLAG);
LED_PrintShort(60, 6, A);
LED_PrintShort(60, 7, Overflow);} }
参考文献
【1】《运动控制系统》，陈伯时.电力拖动自动控制系统.机械工业出版社，2007 【2】《C程序设计》，谭浩强著，北京：清华大学，2005年；
【3】《电子技术基础-模拟部分》，康华光编，北京：高等教育出版社，2006年；
简易风力摆报告设计
设计了一个简易风力摆控制装置，由直流风机组，陀螺仪，直流减速电机以及激光笔等组成。以MSP430F14单片机为核心，用PW波控制控制电机转速，调节风力大小，并以四个风机上下与左右同面两两并在一起对碳素管及激光笔进行工作，使细杆及激光笔在 风机的作用下可进行自由摆动且进一步可控摆动在地上划线，具有很好的重复性，并且可 以设定摆动方向且画短线，已经能够在将风力摆拉起一定角度放开后可以在规定时间内达到平衡。 关键词：风力控制摆、陀螺仪、轴流风机、PWM B速、MSP43C单片机 风力摆控制系统（B题） 1方案设计与选择 1.1设计内容 要求一个下端悬挂有（2~4只）直流风机的细管上端固定在结构支架上，只由风机提供动力，构成一个风力摆，风力摆上安装一个向下的激光笔。通过单片机代码指令控制驱动风机使风力摆按照一定的规律运动，并使激光笔在地面画出要求的轨迹，风力摆结构图如图1所示。 图1风力摆结构图 1.2设计要求 1.2.1基本要求 （1）从静止开始，15s内控制风力摆做类似自由摆运动，使激光笔稳定地在地面画出一条长度不短于50cm的直线段，其线性度偏差不大于土 2.5cm，并且具有较好的重复性； ⑵从静止开始，15s内完成幅度可控的摆动，画出长度在30~60cm间可设置，长度偏差不大于土 2.5cm的直线段，并且具有较好的重复性； （3）可设定摆动方向，风力摆从静止开始，15s内按照设置的方向（角度）摆动，画
出不短于20cm的直线段; (4)将风力摆拉起一定角度(30~45 ° )放开，5s内使风力摆制动达到静止状态。 1.2.2发挥部分 (1) 以风力摆静止时激光笔的光点为圆心，驱动风力摆用激光笔在地面画圆，30s内 需重复3次；圆半径可在15~35cm范围内设置，激光笔画出的轨迹应落在指定半径 ± 2.5cm的圆环内； (2) 在发挥部分(1)后继续作圆周运动，在距离风力摆1~2m距离内用一台50~60W台扇在水平方向吹向风力摆，台扇吹5s后停止，风力摆能够在5s内恢复发挥部分(1)规定的圆周运动，激光笔画出符合要求的轨迹； (3) 其他。 2总体方案设计与选择 2.1单片机选择 方案一：采用STC89S51芯片，该款芯片具有高性能低功耗的特点，具有32位输入/ 输出，可以实现处理、存储等功能⑴，但是其灵活性不高，需实时保护软件现场，否则易丢失信息，存储能力较弱。 方案二：采用MSP430F14芯片，该款芯片具有高性能，低功耗的特点，其抗干扰能力比较强，存储空间较大，稳定性较强。 二者比较之下，选择方案二作为此次设计的核心控制部分。 2.2直流风机选择 方案一：采用12V 4.5A的轴流风机，风力很大，可以将自身轻松吹起，但是体积较大，质量较重。 方案二：采用12V 1.5A的小风机，体积小，质量轻。但是风力足够大，单电机产生 的风力可吹起4个相同电机
风力发电机的设计及风力发电系统的研究毕业设计论文
毕 业 论 文 题 目： 风力发电机的设计及风力发电系统的研究
诚信声明 本人声明： 1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果； 2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料； 3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。 作者签名：日期：年月日
毕业设计（论文）任务书 题目： 风力发电机的设计及风力发电系统的研究 一、基本任务及要求： 1）基本数据：额定功率 600=N P KW 连接方式 Y 额定电压 V U N 690= 额定转速 min /1512r n N = 相数 m=3 功率因数 88.00=?s c 效率 96.0=η 绝缘等级 F 极对数 P=2 2、本毕业设计课题主要完成以下设计内容： （1） 风力发电机的电磁设计方案； （2） 风力发电系统的研究； （3） 电机主要零部件图的绘制； （4） 说明书。 进度安排及完成时间： 2月20日——3月10日：查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告 3月13日——4月25日：毕业实习、撰写实习报告 3月27日——5月30日：毕业设计 4月中旬：毕业设计中期抽查 6月1日——6月14日：撰写毕业设计说明书（论文） 6月15日——6月17日：修改、装订毕业设计说明书（论文），并将电子文档上传FTP 6月17日——6月20日：毕业设计答辩
目录 摘要 ..............................................................................................I ABSTRACT ......................................................................................II 第1章绪论 .. (1) 1.1 开发利用风能的动因 (1) 1.1.1 经济驱动力 (1) 1.1.2 环境驱动力 (2) 1.1.3 社会驱动力 (2) 1.1.4 技术驱动力 (2) 1.2 风力发电的现状 (2) 1.2.1 世界风力发电现状 (2) 1.2.2 中国风力发电现状[13] (3) 1.3风力发电展望 (3) 第2章风力发电系统的研究 (5) 2.1 风力发电系统 (5) 2.1.1 恒速恒频发电系统 (5) 2.1.2 变速恒频发电机系统 (6) 2.2 变速恒频风力发电系统的总体设计 (10) 2.2.1 变速恒频风力发电系统的特点 (10) 2.2.2 变速恒频风力发电系统的结构 (10) 2.2.3 变速恒频风力发电系统运行控制的总体方案 (20) 第3章风力发电机的设计 (27) 3.1 概述[11] (27) 3.2 风力发电机 (28) 3.2.1 风力发电机的结构 (28) 3.2.2 风力发电机的原理 (29) 3.3 三相异步发电机的电磁设计 (29) 3.3.1 三相异步发电机电磁设计的特点 (30) 3.3.2 三相异步发电机和三相异步电动机的差异[2] (30) 3.3.3 三相异步发电机的电磁设计方案 (31) 3.3.4 三相异步发电机电磁计算程序 (32)
简易风力摆报告设计
摘要 设计了一个简易风力摆控制装置，由直流风机组，陀螺仪，直流减速电机以及激光笔等组成。以MSP430F149单片机为核心，用PWM波控制控制电机转速，调节风力大小，并以四个风机上下与左右同面两两并在一起对碳素管及激光笔进行工作，使细杆及激光笔在风机的作用下可进行自由摆动且进一步可控摆动在地上划线，具有很好的重复性，并且可以设定摆动方向且画短线，已经能够在将风力摆拉起一定角度放开后可以在规定时间内达到平衡。 关键词：风力控制摆、陀螺仪、轴流风机、PWM调速、MSP430单片机
风力摆控制系统（B题） 1方案设计与选择 1.1设计内容 要求一个下端悬挂有(2~4只)直流风机的细管上端固定在结构支架上，只由风机提供动力，构成一个风力摆，风力摆上安装一个向下的激光笔。通过单片机代码指令控制驱动风机使风力摆按照一定的规律运动，并使激光笔在地面画出要求的轨迹，风力摆结构图如图1所示。 图1风力摆结构图 1.2设计要求 1.2.1基本要求 (1)从静止开始，15s 内控制风力摆做类似自由摆运动，使激光笔稳定地在地面画出一条长度不短于50cm 的直线段，其线性度偏差不大于±2.5cm，并且具有较好的重复性； (2)从静止开始，15s 内完成幅度可控的摆动，画出长度在30~60cm 间可设置，长度偏差不大于±2.5cm 的直线段，并且具有较好的重复性； (3)可设定摆动方向，风力摆从静止开始，15s 内按照设置的方向（角度）摆动，画出不短于20cm 的直线段； (4)将风力摆拉起一定角度(30~45°)放开，5s 内使风力摆制动达到静止状态。 1.2.2发挥部分 (1)以风力摆静止时激光笔的光点为圆心，驱动风力摆用激光笔在地面画圆，30s 内需重
基于STM32的风力摆控制系统的设计
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/3d324862.html, 基于STM32的风力摆控制系统的设计 作者：黄一珀丁斌董杨潘嘉睿 来源：《中国新通信》2016年第22期 【摘要】该风力摆控制系统是由单片机控制核心、ADXL345 数字三轴重力加速度芯片、直流电机、电机驱动模块以及液晶显示模块几个部分构成的闭环系统。利用单片机产生不同占空比的PWM波给驱动模块让其产生正弦波驱动为电机提供工作电压，运用相位合成和占空比调节实现对风力摆的运动轨迹控制，通过实际数据试验出风力摆的控制规律，稳定的完成了风力摆的直线运动和曲线运动要求。 【关键词】正弦波角度传感器直流电机 一、设计方案及原理分析 本系统由机械结构、控制模块、电机驱动模块、摆杆角度测量模块、电机和电源等组成，下面分别论证一下几个模块的选择。 1.1机械结构的设计方案 风力摆控制系统是一个完整的测量控制系统，其中的机械结构则是这个测控系统的对象，对象的好坏在很大程度上会影响到后期控制算法的设计，对象制作的越稳定可靠，系统的性能就会越好。所以在制作这样一个精密控制系统的时候，前期的机械结构的制作是非常关键的一步，在制作的时候要尽量确保它的稳定性，例如选用合适的材料、采用尽量好的制作工艺等。该风力摆控制系统中，机械结构大概分成以下几部分，风机、摆杆、摆杆转轴、底座和激光笔。 1.2控制模块方案 采用STM32F103单片机作为主控芯片。STM32F103基于高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex—M3内核，强大的定时、中断功能，方便对传感器模块和电机的控制，可以快速进行复杂的运算。同时具有大容量的RAM和ROM，可存储大容量的程 序。编程时可以直接调用库函数，提高编程效率。能够较为迅速的从传感器中采集数据进行处理，并快速反馈给电机进行下一步动作。 1.3电机驱动模块方案 采用L298N驱动。L298N是一种全桥驱动芯片，它响应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。用该芯片作为电机驱动，操作方便，结合单片机可实现对电机速度的精确控制，调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承受频率的负载冲击，还可以实现频率的无级快速启动、制动和反转。
风能和风力发电技术论文
甘肃机电职业技术学院 现代装备制造工程系毕业论文风能和风力发电技术 姓名：酸菜 学号：G1******* 班级： G142701 年级： 2014级 指导老师：酸菜
摘要 (Ⅰ) 第1章风力发电的现状背景 (1) 1.1、风力发电的现状 (1) 1.2、风力发电的潜力 (2) 第2章风力发电类型特点 (4) 2.1风力发电特点 (4) 2.2风能发电优缺点 (4) 2.3风力发电结构 (4) 第3章发电机主要类型 (7) 3.1恒速风力发电机 (7) 3.2有限变速风力发电机 (7) 3.3变速风力发电机 (7) 第4章风力发电控制技术 (9) 4.1变桨距风力发电技术 (9) 4.2风力发电系统控制 (9) 4.3不同发电机的比较 (10) 第5章发展趋势建议 (12) 第6章总结 (13) 参考文献 (14) 致谢 (15)
风能是太阳能的一种转换形式，是一种重要的自然能源。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风能作为一种无污染、可再生的绿色能源，它对于解决全球性的能源危机和环境危机有着重要的意义。因此，风力发电成为各国学者研究的重点。 风力发电的原理是利用风带动风车叶片旋转，再通过增速器将转速提高促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约3m/s的微风速度便可以开始发电。风力发电的原理是最简单的风力风力发电机可由叶片和发电机两部分构成，空气流动作用在叶轮上，将动能转化为机械能，从而推动叶片旋转如果将叶轮的转轴与发电机的转轴相连，就会带动发电机发电，从而产生电能。 关键词：风能，风力发电；
风力摆控制系统设计报告
2015 全国大学生电子设计竞赛 风力摆控制系统（B题） 【本科组】 2015年8月15日
摘要：本设计是基于STM32F103VE单片机为核心的简易风力摆控制系统，该系统由电源供电模块，直流风机及驱动模块、角度检测模块、信息处理模块、继电器及驱动模块、蜂鸣指示模块和液晶显示模块构成。STM32F103VE通过改变PWM占空比来实现对直流风机速度及方向的控制，该风力摆控制系统能够实现题目要求，简单做直线运动、复杂做圆周运动。 关键字：风力摆角度传感器单片机自动控制系统 一．方案论证： 1.系统结构 1）机械结构如图1所示。 一长约67cm的吸管上端用万向节固定在支架上，下方悬挂4只直流风机，中间安装陀螺仪，构成一风力摆。风力摆下安装一向下的激光笔，静止时，激光笔下端距离地面18cm。 图 1 2）测控电路结构 测控电路结构如图2所示。 编码器按键
图2 2.方案比较与选择 其实整体电路架构上图已经给定，主要是几个关键部分————直流风机选型及架构、直流风机驱动电路、传感器、主控芯片选择，我们分析如下： 1）直流风机的选型 方案一：采样大电流成品直流风机，虽然风力够大，但驱动多个风机所需电流过大，单个电源难以满足要求，而且比较重，多个电机使得惯性过大难以控制。鉴于以上两点，弃用。 方案二：采用小型高速电机加螺旋桨自制直流风机，风力大，体积小，质量轻，而且性价比高。 风力摆控制系统风机质量轻，减小惯性，容易起摆；风力大，风速控制范围大，摆动角度大；体积小，减少外部的干扰；鉴于以上几点，本设计采用方案二。 STM32微处理器 角度传感器 直流风机 电机驱动电路 风机供电 OLED 液晶显示 蜂鸣器
基于PLC的风力发电控制系统设计毕业设计
学号： 2010509044 浙江大学 毕业设计（论文）题目基于PLC的风力发电控制系统设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
风力发电原理论文汇总
风力发电的基本原理 1 引言 风是最常见的自然现象之一，是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”，流动空气具有的动能称之为风能。因此，风能是一种广义的太阳能。据世界气象组织（WMO）和中国气象局气象科学研究院分析，地球上可利用的风能资源为200亿kW，是地球上可利用水能的20倍。中国陆地10m高度层可利用的风能为2.53亿kW，海上可利用的风能是陆地上的3倍，50m高度层可利用的风能是10m高度层的2倍，风能资源非常丰富。 2 风力发电基本理论知识 2.1 风能的计算公式 空气运动具有动能。风能是指风所具有的动能。如果风力发电机叶轮的断面积为A，则当风速为V的风流经叶轮时，单位时间风传递给叶轮的风能为 其中：单位时间质量流量m=ρAV 在实际中， 式中： P W—每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能，即风能功率，W； C p—叶轮的风能利用系数； m—齿轮箱和传动系统的机械效率，一般为0.80—0.95，直驱式风力发电机为1.0； e—发电机效率，一般为0.70—0.98； ρ—空气密度，kg/m3； A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积，m2； V—风速，m/s。 2.2 贝茨（Betz）理论 第一个关于风轮的完整理论是由德国哥廷根研究所的A·贝茨于1926年建
立的。 贝茨假定风轮是理想的，也就是说没有轮毂，而叶片数是无穷多，并且对通过风轮的气流没有阻力。因此这是一个纯粹的能量转换器。此外还进一步假设气流在整个风轮扫掠面上的气流是均匀的，气流速度的方向无论在风轮前后还是通过时都是沿着风轮轴线的。 通过分析一个放置在移动空气中的“理想”风轮得出风轮所能产生的最大功率为 式中： P max—风轮所能产生的最大功率； ρ—空气密度，kg/m3； A—风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积，m2； V—风速，m/s。 这个表达式称为贝茨公式。其假定条件是风速与风轮轴方向一致并在整个风轮扫掠面上是均匀的。 将式除以气流通过扫掠面A时风所具有的动能，可推得风力机的理论最大效率 式即为有名的贝兹（Betz）理论的极限值。它说明，风力机从自然风中所能索取的能量是有限的，其功率损失部分可以解释为留在尾流中的旋转动能。 能量的转换将导致功率的下降，它随所采用的风力机和发电机的型式而异，因此，风力机的实际风能利用系数Cp<0.593。 2.3 温度、大气压力和空气密度 通过温度计和气压计测试出实验地点的环境温度和大气压，由下式计算出空气密度。 式中：ρ—空气密度，kg/m3； h—当地大气压力，Pa；
风力摆控制系统设计报告
风力摆控制系统设计报 告 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
大学生电子设计竞赛 风力摆控制系统 学院: 计算机学院 项目：风力摆控制系统 负责人：王贤朝 指导老师：张保定 时间： 2017年5月20日
摘要 本系统采用K60开发板作为控制中心，与万向节、摆杆、直流风机（无刷电机+扇叶）、激光头、反馈装置一起构成摆杆运动状态与风机速度分配的双闭环调速系统。单片机输出可变的PWM波给电机调速器，控制4个方向上风机的风速，从而产生大小不同的力。利用加速度计模块MPU6050，准确测出摆杆移动的位置与中心点位置之间的关系，采样后反馈给单片机，使风机及时矫正，防止脱离运动轨迹。使用指南针模块判别方向，控制系统向指定方向偏移。控制方式采用PID算法，比例环节进行快速响应，积分环节实现无静差，微分环节减小超调，加快动态响应。从而使该系统具有良好的性能，能很好地实现自由摆运动、快速制动静止、画圆、指定方向偏移，具有很好地稳定性。 关键词：K60、空心杯电机、MPU6050、PID、无线蓝牙 目录
风力摆控制系统（B题） 【本科组】 一、系统方案 系统基本方案 控制方案设计 为了实现题目要求我们采用K60单片机做为主控芯片，用加速度计陀螺仪模块MPU6050来计算角度和风机状态，用直流风机带动摆杆运动。当MPU6050检测到摆杆的角度时，可根据三角函数公式计算出摆杆现在距离中心的具体位置（方向、距离），单片机会控制PWM波的输出大小来控制风机的风速与方向，使摆杆达到在特定位置静止或按照一定的轨迹运动。当摆杆处于自然下垂状态时，给四个风机同时上电且风向都向外，此时摆杆仍处于受力平衡——静止状态。此时降低X轴上一个风机的转速，摆杆将会带动激光头在X轴上画一条直线，当达到一定的倾斜角度时，单片机可根据角度计算出此时距离中心的距离是否>=25cm，若达到要求后，此风机减速，X轴反方向上电机逐渐加速，恢复到初始速度，反方向做相同的运动。在此过程中，单片机做出A/D采样，Y轴方向方向风机随时做出矫正，防止发生轨迹偏移。 机械结构方案设计 由于摆杆长度（60cm~70cm）较长，且要求激光头在地面画出15cm~35cm的圆，所以要求横杆的距离要足够长。横杆长度较长加之摆杆重量较大，所以要求底座要有足够的重量来支撑整个系统。如果结构不稳或者重量不够，摆杆运动过程中将会产生倾倒或者抖动等现象，影响测试结果。于是，底座采用了“工”型结构，保证了整个系统的稳定性。摆杆材料方面，我们选用轻便的硬
风力摆控制系统论文
风力摆控制系统 摘要：本系统采用STM32F103ZET6单片机作为控制核心，通过对置于风力摆上的MPU9150陀螺仪采集的角度进行处理得到角度与风力摆位置的关系，再通过驱动输出PWM波控制轴流风机，使风力摆到达指定的位置，做规定的圆周运动。本系统通过PID调试，测试表明，各项功能已达到或超过本题目要求。 关键词：MPU9150；PID；轴流风机
1.系统方案 本系统主要由主控制器，陀螺仪，电机驱动模块，轴流风机，激光笔组成，下面分别对这几个模块进行选择与论证。 1.1陀螺仪的选择 方案一：MPU6050。 9轴运动处理传感器，它集成了3轴MEMS陀螺仪，3轴MEMS 加速度计，以及一个可扩展的数字数字运动处理器DMP，可用I2C接口连接一个第三方的数字传感器，比如磁力计。MPU-6050对陀螺仪和加速度计分别用了三个16位的ADC，将其测量的模拟量转化为可输出的数字量。一个片上1024字节的FIFO，有助于降低系统功耗。但零飘较严重。 方案二：角度传感器。当连结到RCX上时，轴每转过1/16圈，角度传感器就会计数一次。往一个方向转动时，计数增加，转动方向改变时，计数减少。计数与角度传感器的初始位置有关。当初始化角度传感器时，它的计数值被设置为0。角度传感器一般测静态的角度，倾角用加速度计。明显在本系统中角度传感器不如陀螺仪方便使用。 方案三：MPU9150。MPU-9150 是采用系统级封装 (SiP)，集合了两个芯片：MPU-6050 和 3 轴数字罗盘 AK8975，其中 MPU-6050 包含 3 轴陀螺仪、3 轴加速计以及能够处理复杂 9 轴 MotionFusion 算法的板载Digital Motion Processor? (DMP?) 。这款元件集成 9 轴 MotionFusion 算法，能够访问所有内部传感器，以收集全套传感器数据。MPU9150测转角的速度的，可以积分得到转的角度，动态性能好，静态差，零飘基本无，很适合本系统。 综合考虑后决定采用方案三。 1.2轴流风机的选择 方案一：四线可测速、包含温控PWM调速轴流风机。此种轴流风机一般重量较大，启动时间长，虽然风量大但明显不适合本系统的实时检测调整的思路。 方案二：三线可测速轴流风机。此种轴流风机重量较轻，启动时间短，直接接驱动即可对其进行控速，风量也很大，比较符合题目各项要求的时间限制。 综合考虑后决定采用方案二。
小型风力发电机毕业设计论文
小型风力发电机毕业设计 摘要 基于开发风能资源在改善能源结构中的重要意义，本论文对风力发电机的特性作了简要的介绍，且对风力发电机的各种参数和风力机类型作了必要的说明。在此基础上，对风力发电机的原理和结构作了细致的分析。首先，对风力发电机的总体机械结构进行了设计，并且设计了限速控制系统。本课题设计的是一种新型的立式垂直轴小型风力发电机，由风机叶轮、立柱、横梁、变速机构、离合装置和发电机组成。这种发电机有体积小、噪音小、使用寿命长、价格低的特点，适合在有风能资源地区的楼房顶部，供应家庭用电，例如照明：灯泡,节能灯；家用电器:电视机、收音机、电风扇、洗衣机、电冰箱。 关键词：风力发电限速控制系统小型风力发电机
Abstract Exploiting wind energy resources is of great significance in improving energy structure. In the discourse，the characters of wind generator are introduced briefly，while parameters and types of wind generators are also narrated. Base on these，the theory and constitution of the wind generator are meticulously analyzed. Firstly，Has carried on the design to wind-driven generator's overall mechanism, And has designed the regulating control system. What I design is one kind of new vertical axis small wind-driven generator, by the air blower impeller, the column, the crossbeam, the gearshift mechanism, the engaging and disengaging gear and the generator is composed. This kind of generator has the volume to be small, the noise is small, the service life is long, the price low characteristic, suits in has the wind energy resources area building crown, the supply family uses electricity, For example illumination: The light bulb, conserves energy the lamp; Domestic electric appliances: Television, radio, electric fan, washer, electric refrigerator. Key words：Wind power generation, Regulating control system, Small wind-driven generator
风力发电机论文关于风力发电的论文
风力发电机论文关于风力发电的论文 影响风力发电机组功率的因素 摘要：风力发电机作为一种绿色能源有着改善能源结构、经济环保等方面的优势，也是未来能源电力发展的一个趋势。但风力发电机在工作时由于受到环境或本身结构的影响，其功率会受到影响。文章就影响风力发电机组功率的各方面因素进行探讨。 关键词：风力发电机；功率影响因素；功率曲线；发电量 一、功率曲线与发电量 功率曲线反映了风力发电机组的功率特性，是衡量机组风能转换能力的指标之一，设备验收时功率曲线往往是被重点考核的对象。其实，评价一种机型功率曲线的好坏不应单纯地只关注那些图表中所给定的“风速—功率”对应值，还应根据现场情况进行具体分析：风力机组的功率特性关键取决于叶片的气动特性和机组的控制策略。众所周知，叶片的气动设计实际上是一个优化的结果，受其他条件限制，无法达到所有风速工况下效率均最好的目标。而机组实际运行的外部条件可能与设计存在较大差异，因此需要采取技术措施以实现发电量最大。一般来讲，失速型机组应根据风频分布调整合适的安装角，使风频最高的风速段出力最好。而变桨距机组则应根据湍流等风速特性优化控制策略。因此为了追求发电量优化的目标，实际的功率曲线与理论值会存在一个合理的偏差。
二、风力发电机组实际功率曲线与标准功率曲线的差异 根据风力发电机组在一段时间内输出功率和同一时刻的风速之间的对应关系，即可得到风电机组的实际功率曲线，比较理想的状况是单独设立一套独立的测量系统，对机组的功率数据进行记录，同时测量环境气温、大气压力和风速等环境参数，根据记录的数据，绘制出风力发电机组的实际功率曲线，同时根据环境气温、大气压力对实际功率曲线进行修正，观察机组实际功率曲线与标准功率曲线的差异是否在正常的范围内。在实际工作中，由于受现场条件和机组数量较大的限制，多利用机组控制系统的测量数据，通过中央监控系统进行记录，这种方式存在两个弊端：一是多数风力机的风速仪位于叶轮的后部，风速的测量准确度受到影响，其次机组控制系统没有环境气温、大气压力等环境参数的测量或测量值不准确，需要补充其它辅助装置进行数据的补充。因此采用这种方式分析处理得到的机组实际功率曲线应允许有一定的误差。 本文所有数据源于一套为上海电气的SEG—1250风机监控系统，数据存储时间间隔为1分钟。 选定这种风力机的数据，是因为这种风力机在风力机类型上比较普遍，同属于三叶片、上风向、定桨距失速调节型风力机，额定功率相同，叶轮转速相同，均为33rpm，叶轮直径普遍。 在图1中，风力机的实际功率曲线均未经过环境温度和大气压力
国内外风能电场电气毕业论文
国外风能电场电气论文 目录 摘要.................................................................I ABSTRACT................................................................II 第一章绪论.. (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2 国外发展现状 (1) 1.3 本文的主要研究容 (2) 第二章风电场电气系统 (3) 2.1 电气的基本概念 (3) 2.2 电气部分的一般组成 (3) 2.3 风电场电气部分的构成 (5) 第三章风电机矢量控制技术的基本知识 (6) 3.1风力机特性 (6) 3.2 变速恒频发电系统 (7) 3.3交流电机调速控制策略 (8) 3.4双馈式发电机矢量控制策略 (9)
第四章双馈异步发电机 (13) 4.1 结构 (13) 4.2 双馈发电机变速恒频运行的基本原理 (14) 4.3 双馈异步发电机的功率传递关系 (16) 4.4 双馈式发电机控制 (17) 4.4.1 双馈异步风力发电机控制系统 (17) 4.4.2 转子变流器 (18) 4.4.3 PWM控制的基本原理及交—直—交变流器 (18) 4.4.4 系统的优越性 (19) 第五章风电机组有功无功特性的模拟与仿真 (20) 5.1 风电机组的建模 (20) 5.1.1 风模型 (20) 5.1.2 风轮模型 (20) 5.1.3 变桨系统模型 (20) 5.1.4 发电机模型 (21) 5.1.5 变流器及其控制部分模型 (21) 5.2 风电机组运行的模拟仿真 (24) 第六章基于Bladed的电气仿真 (25) 6.1 Bladed软件中对于电气参数的设置 (26)
风电论文
风力发电技术发展趋势 班级：姓名：学号： 摘要：随着世界环境趋恶化，风力发电作为一种重要的可再生能源形式，越来越受到人们的广泛关注。随着风电设备制造技术的日益成熟和风电价格的逐步降低，近些年来，无论是发达国家还是发展中国家都在大力发展风力发电。特别是自20世纪80年代以来，大、中型风电场并网容量发展最为迅猛，对常规电力系统运行造成的影响逐步明显和加大，由此提出了一系列值得关注和研究的问题。风力发电之所以在全世界范围获得快速发展，除了能源和环保方面的优势外，还因为风电场本身所具有的独特优点：(1)风能资源丰富，属于清洁的可再生能源；(2)施工周期短，实际占地少，对土地要求低；(3)投资少，投资灵活，投资回收快；(4)风电场运行简单，风力发电具有经济性； (5)风力发电技术相对成熟。另一方面风电也存在一定的局限性，主要表现在：(1)风能的能量密度小且不稳定，不能大量储存；(2)风轮机的效率较低；(3)对生态环境有影响，产生机械和电磁噪声；(4)接入电网时，对电网有负面影响 关键词：电力系统;风力;可再生；电厂；分析 一．风力发电的优缺点 风能的发展对环境有正面影响和负面影响.未来的发展将依赖于如何
使正面影响达到最大,而同时负面影响保持在最低. 优点： 1）风能为洁净的能量来源。 2）风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于发电机。 3）风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。 4）风力发电是可再生能源，很环保。 5)风能发电不会释放二氧化碳,不会带来酸雨,大雾和放射等污染,也不会造成对陆地海水,和水资源的污染.风能的大规模使用可能是减少二氧化碳排放的最经济快速的方法. 缺点： 1）风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类，如美国堪萨斯州的松鸡在风车出现之后已渐渐消失，目前的解决方案是离岸发电，离岸发电价格较高但效率也高； 2）在一些地区，风力发电的经济性不足；许多地区的风力有间歇性，更糟糕的是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日，是风力较少的时间；必须等待压缩空气等储量能技术发展； 3）风力发电需要大量土地兴建风力发电厂，才可以生产比较多的能源； 4）进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的地方来兴建； 5)风力机引起的电磁干扰,当风力机被放置在一台收音机,电视机或微波收发器之间时,他有时会反射一些电磁射线,其反射波与原信号会混合在一起,到达接收器.这可能造成原信号很大的扭曲.有些风力机使用
风力摆论文
论文 题目:风力摆控制系统设计 学生：庞刚 学号：201206070422 院（系）：电气与信息工程学院 专业：自动化124 指导教师：郑恩让 2016年 1 月 4 日
风力摆控制系统 庞刚 （陕西科技大学电气与信息工程学院，陕西西安 710021） 摘要：本组选择的是2015年大学生电子竞赛B题——风力摆控制系统。针对于题目基础部分与发挥部分要求，设计了一个以飞思卡尔公司单片机MK60为控制单元、2对垂直放置的轴流风机组为执行器单元、陀螺仪传感器和加速度传感器以信息融合方式实现的（角度）传感器单元形成了一个三维空间的闭环控制系统（风力摆控制系统）。在此基础上首先利用空间矢量法将被控量投影到X和Y 两个独立坐标上，分别利用相互独立的PID、FUZZY等控制方法实现风力摆系统系列动作。实验表明：本竞赛小组设计制作的风力摆系统能够以较高的精度完成各种任务。 关键词：风力摆，MK60，轴流风机，角度传感器，空间矢量法，PID Wind pendulum control system P ANG Gang (Shaanxi University of Science & Technology, Academy of electronic information and electrical engineering ,ShanXi Xi’an 710021) Abstract: The Undergraduate Electronic Competition in this group chose B question - Wind pendulum control system. For the base portion and play in the title part of the requirements, we designed a Freescale microcontroller MK60 control unit, two pairs of vertically disposed axial air units for the actuator unit, a gyro sensor and an acceleration sensor information fusion way to achieve (angle) sensor units form a closed loop control system of a three-dimensional space (wind pendulum control system). Firstly, on the basis of space vector will be charged the amount projected onto X and Y coordinates of two separate, independent of one another, respectively PID, FUZZY and other control methods to achieve a wind pendulum series of actions. Experimental results show that: The race team designed a wind pendulum system with high accuracy can complete various tasks. Keywords: Wind swing, MK60, axial fans, angle sensors, space vector, PID 1 方案论证 首先我们对该系统的结构及风力摆运 动控制方案的比较论证。
风力摆控制系统 设计报告
摘要：本系统主要是以STM32单片机为控制芯片控制4只直流轴流风机，从而调节风机转速来控制使风力摆呈现不同状态的控制系统。该系统主要由主控板，无线遥控器，直流轴流风机，摆架框架等四大部分组成风力摆控制系统。 关键字：风力摆无线 STM32单片机直流轴流风机
一．系统方案 1.系统方案论证 本系统主要由遥控模块、控制模块、陀螺仪模块、直流轴流风机组成，添加一些辅助电路作为扩展功能。系统工作有六种工作模式，使用无线遥控切换模式并显示。下面分别论证这几个模块的选择。 1.1直流风机的论证与选择 方案一：使用直流鼓风机。直流鼓风机的机械摩擦非常小，具有较大的精度，并能提供足够的风力进行运动。但在实验过程中，风机启动速度较慢，且由于其自身重量过大，风摆在运动过程中受惯性影响极大，不能有效的完成任务要求。 方案二：采用直流轴流风机。直流轴流风机是在固定位置使空气流动，自身重量和体积都比较小，且出风口大，能够很好的提供动力与控制。在实验过程中能够较快的启动，并能较好的实现任务要求，符合实验需要。 综合以上两种方案，风力摆在运动过程中需要进行实时控制摆杆的姿态，且需要风机启停反应快，故选择方案二。 1.2控制器模块的论证与选择 根据设计要求，控制器主要用于计算摆杆姿态、控制直流轴流风机PWM、使摆杆能完成相应等功能。 方案一：采用STC89C51作为系统控制器。它的技术成熟，成本低。STC89C51是8位的单片机，数据传输速度慢，在用于精密的操作时，不能满足实时控制的要求，且复杂的控制算法难以实现，不利于控制。 方案二：采用意法半导体公司的STM32F103单片机作为控制器。STM32系列单片机是32位、RISC、低功耗的处理器。在进行高精密的操作时，处理能力非常强，运算速度快，具有很好的控制能力，且成本低，更符合实验要求。 综合考虑以上两种方案，采用方案二。 2.系统结构 根据上述方案的论证，我们确定以STC32F103作为控制核心，采用型号为PFB0812XHE的直流轴风机控制摆杆运动，用陀螺仪MPU6050检测状态数据，并将采集到的数据传输给控制板，然后通过单片机计算处理得出摆杆的姿态并调整直
本科毕业设计--风力发电综述
毕业设计说明书(论文) 作者：傅兴元学号：0445201 院系：自动化工程学院仪器科学与技术系 专业：测控技术及仪器 题目：风力发电综述 指导者：仇林庆副教授 评阅者： 2008 年 6 月吉林
摘要 当今能源日趋紧张, 能源多样化逐渐得到人们的关注。研究开发可再生能源来补充或替代常规能源, 得到世界各国的广泛重视。风能作为取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源,已日益受到我国政府的重视,由于我国风力资源丰富,且风力发电机制造成本在逐年下降,因此风力发电前景广阔。本文主要介绍了世界风力发电的现状、风力发电原理、风电的经济性、风电场的建设过程、风电机组和电网介绍、风力发电控制系统、风车的组成和维护、风力发电对环境的影响和自身的特点,以及风电的发展前景。同时，还分析了制约我国风力发电的因素和风力发电与其他发电方式的区别。 关键词：风力发电；风电场建设；环境影响；制约因素；发展前景 -I-
ABSTRACT As the energy become more and more tensive today, energy diversification ,especially researching and developing the renewable energy to supplement or replace conventional energy sources,is payed more attention by all countries in the world. Wind energy as inexhaustible and renewable sources of clean energy, has been increasingly attended by our government. as the rich wind resources and the decreased cost of the wind turbine manufacturing year by year, wind power had a broad prospect. This paper mainly describes the status of wind power in the world, the theories of wind power , the economic of wind power, the constructive process of wind power field, the introduction of the wind power unit and power, control system of wind power, the composition and maintenance of windmills, influence on the environment of wind power and its own characteristics and the prospects of the development of wind power. At the same time, analyzing the factors of restricting wind power of our country and the distinctions of wind power and others. Keywords:Wind Power; The construction of wind power; Environmental influece; Restrictive factors; Development prospects -II-