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嵌入式PID整流控制系统设计

刘超

  随着电力电子技术的不断发展,整流控制也从模拟时代逐步进入到全控数字时代。可控硅整流作为主要的整流方式,对控制精度和速度的要求越来越高。传统的控制芯片如单片机等已经难以适应复杂控制电路的实际要求,逐渐被性能更高的ARM(Advanced RISC Machines)、DSP(Digital Signal Processing)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)等芯片所取代。本文设计了一种基于ARM和CPLD的三相全控桥式整流电路控制系统,采用PID(Proportion Integration Differentiation)控制策略,旨在实现一种嵌入式高精度全控PID整流控制系统。 硬件设计上,采用ARM芯片实现PID控制模块,使用CPLD设计脉冲发生器。这样做的目的在于更好地发挥ARM芯片的系统协调功能,同时可以利用CPLD编程灵活的特点实现触发脉冲电路,减轻ARM芯片的计算负担。ARM芯片采用意法半导体公司的STM32103F芯片;CPLD采用Lattice公司LCMXO1200C-3T100C芯片。显示屏使用海蓝微芯公司的集成式彩色触摸显示屏LJD-ZN-4300T。 软件设计采用C语言编程,在分析和研究了STM32芯片的使用流程后,给出了具体的实现方法,并设计了控制界面。CPLD实现的脉冲发生器采用Verilog HDL硬件编程语言,并在Modelsim SE6.1仿真软件中进行了时序仿真,证明了RTL(Register Transfer Level)电路的正确性。 PID控制算法的参数整定,采用微粒群优化算法(Particle Swarm Optimizer),PSO作为整定算法。PSO算法具有全局寻优效果好和收敛快速的特性。参数整定是在对PID控制系统数学建模的基础上实现的,本文采用Matlab仿真软件对三相桥式全控整流电路进行了仿真,并在仿真系统中完成了PID控制系统的参数整定。 论文最后介绍了嵌入式PID整流控制系统的实际运行效果,实验结果证明了控制方法和系统的有效性,并对调试中遇到的问题进行了总结,对日后系统的改进和发展进行了规划和展望。……   
[关键词]:整流器;PID;嵌入式系统;STM32;CPLD;PSO
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:湖南科技大学2011年
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