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基于DSP低振動信号處理的無速度傳感器設計近年來随着計算機技術的快速發展,無速度傳感器控制系統解決了速度傳感器安裝複雜、

作者:眯眯眼巨怪

基于DSP低振動信号處理的無速度傳感器設計

近年來随着計算機技術的快速發展,無速度傳感器控制系統解決了速度傳感器安裝複雜、維修耗時以及低效率等問題,確定了異步電機話速系統的安全性和究日性,被廣泛應用于工業生産的各個領域。

但是在20世紀70年代中期,學者提出了依據穩态方程的轉差率預測政策,雖然確定了傳成器的旋轉比例為9:2,但是降低了傳感器的動态調速性能,影響其實際應用價值。

傳感器的核心處理器使用的是ZU-FMK325BMO判斷部件,包括TMS320LF2407DSP數字信号處理器,12位D/A整部件DAC7625以及5個外部的端口等。

其中TMS320LF2407是一種高性能16位定點數字信号處理器,核心中存在25個能夠循環運作的I/O端口、12位單向的A/D變化部件、6個12位的脈沖變換信道,并且配置DBM接口電路、異步接口電路、ZFK串行接口,該處理器能夠調控不同種類的電機,采用高質的總線確定所有的指令都在相同的周期内工作,實作資料的快速有效傳輸。

傳感器采集到的信号可通過TEKTDS2002雙蹤數字示波器進行觀察,并将相關的信号經調理電路處理後再送給DSP字信号處理器進行處理。

針對信号被幹擾,較難提純等問題,在利用功率驅動電路實作對低振動信号放大的基礎上,還設計了一種軟體提純算法,将轉換生成的電流和電壓信号,通過僞提取矢量來提取占優的源信号的采樣值,恢複被幹擾的傳感器源信号,實作步驟如下:

(1)選取合适的處理域,以使得傳感器中的信号在這一處理域中盡可能稀疏,假設觀測傳感器信号在該域中的矢量形式為[x1,x2,…,xn]x。

(2)對第三個到第n個觀測量,做類似第(1)步的操作,最後可以在散點圖上近似彙聚成n條縱坐标為不同值的直線,分别求取n條直線對應采樣點的均值,并代入公式求值。

實驗采用外界三相感應電機振動産生的幹擾作為振動幹擾源,用于驗證硬體系統的有效性,采用電機的标準功率是0.11kw,标準電壓是365V,标準電流是0.35A,标準轉矩為0.65Nm,标準頻率為30Hz,效率為70%,定子電阻是680Ω,轉子電阻是8.25Ω,定子電感28mH,轉子電感148mH至此形成弱振動,最終構成一個穩定的幹擾源。

圖4中實驗裝置連接配接後,再通過Tek波器TDS002收集實驗波形,并将隔離變壓器位于示波器同電源之間,這樣不僅可確定實驗使用者的用電安全,還可以確定功率系統運作的穩定性。

實驗在電機處于無負重條件下,設定定轉系統的初始參數值,電機運作的情況不同,相應的電機系統參數也不同,當外界電機産生振動受擾時,采用傳成器提取參數信号。

實驗基于TMS320LF2407DSP調控闆,通過PC機利用T1仿真器XDS510将軟體下載下傳到DSP中,DSP中的PWM對信号進行調控,格IPM内部的功率頻休管IGBT導通,輸出U、V、W三相電壓,功率驅動部件中的電流傳感器能夠收集到兩相電流,再通過本文設計的電路格相電流傳輸到DSP中。

采用以上實驗部件,分析傳感器在振動受擾條件下的信号變化情況,再采用實驗驗證資訊采集效果,由于振動矢量控制主要取決于電機參數子產品的有效性,是以本文實驗主要對該部分進行分析:

圖5描述的是外界幹擾頻率是5kHz時,傳感器采集到的信号波形圖:圖6描述的是存在較強振動幹擾時,傳感器采集到的信号波形,通過對比可得,當存在幹擾信号時,本文設計的傳感器采集到的信号上下兩逆變橋的開關波形,具有較高的比對度,隻存在十分微小的差距,且該差距是2us的死區時間,能夠防止上下開關管出現直通現象。

是以可見,本文方法設計的傳感器在受到振動幹擾的情況下,仍然具有較高的采集精用,說明本文方法能夠的強傳感器的抗手擾性能,取得令人滿意的效果。

本文提出一種基于DSP低振動信号處理的無速度傳感器設計方法,給出了整個傳感器硬體結構的總體架構,其硬體平台的詳細設計主要包括主電路和控制電路,細分為電源電路、功率驅動電路、電壓電流采集電路等,同時設計了一種提純算法,恢複被幹擾的傳感器源信号,經實驗測試,結果表明:

(1)抗振動幹擾傳感器在外界存在幹擾的狀态下,工作運作正常,電流相電壓采集電路、功率驅動電路、DSP子產品等各部分正常工作。

(2)電機在高轉速時,存在較大振動幹擾的情況下,傳感器運作平穩:在低轉速時雖有較大噪音,但輸入相電流波形較好,和理論分析基本相符。

(3)在存在死區時間的情況下,傳感器采集資訊出現了輕微的錯位,這主要是因為測量參數的精度對實際參數辨識結摩的影響較大,這也是本文所提方案的一個不足,需要進一步解決。

基于DSP低振動信号處理的無速度傳感器設計近年來随着計算機技術的快速發展,無速度傳感器控制系統解決了速度傳感器安裝複雜、
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