简介:双凸极永磁电机的主要特点是结构简单,适合于自动化制造。与双凸极永磁电机设计有关,得到使定位转矩为零的充分条件。鉴于位置传感器的不精确和一种现存的无位置传感器方案的移相困难,提出了一种新的无位置传感器方案。仿真验证了新方案的精确性。实际可行性由一单片机系统初步证实。关键词双凸极;永磁电机;无位置传感器中图分类号TM3文献标识码A文章编号1007-9599(2010)04-0000-01DoublySalientPermanentMagnetMotorControlSchemeShengHaoqi(NingboPublicTransportVehicleDetectionCo.,Ltd.,Ningbo315000,China)AbstractThemaincharacteristicsofDoublySalientPermanentMagnetMotorissimplestructure,suitableforautomatedmanufacturing.Andthedoublysalientpermanentmagnetmotordesignisrelatedtopositioningaresufficientconditionsforzerotorque.Giventheimprecisepositionsensorandanon-existingprogramphaseshiftpositionsensorproblems,anewUnpositionsensorscheme.SimulationresultsshowtheaccuracyofthenewprogramPracticalfeasibilityandinitialconfirmedbyamicrocomputersystem.KeywordsDoublySalient;Permanentmagnetmotor;Unpositionsensor双凸极永磁电机采用高性能永磁体激磁,工作在双极性状态下,其能量转化率和绕组利用率较传统变磁阻电机要高,因此它具有较高的转矩密度,与相同功率等级的传统变磁阻电机相比,其体积较小。由于高性能永磁体的采用,双凸极永磁电机设计时绕组匝数与相同功率等级的变磁阻电机相比要少,加之采用集中绕组和体积的减小,绕阻端部长度亦较小,故此电机铜耗较传统变磁阻电机要小。在小功率应用范围内,由于铜耗在总损耗中占较大分量,与传统变磁阻电机相比较,双凸极永磁电机在效率上的改进尤为明显。如果控制的设计能使用一个精确的模型,那么利用线性反馈技术和预先计算好的最优的转矩分配函数,就能导致最优的动态性能。然而,使用精确模型意味着复杂的在线计算,或者是巨大的用来查询的表格,这些暂时都难以实现;而实际上模型的不精确性是不可避免的,从而不可避免的使性能变坏;还有实际的测量的不精确。然而可以采用一种完全不同的思路,即使用一个简化的模型,而其中的参数被自适应的实时的调整。总之,改善双凸极电机的动态性能的控制方法正在不断完善。一、位置传感器方案“两相导通”策略下,控制器的主要任务是根据当前的转子位置决定哪个两相组合导通。事实上,导通原则只是间接地依赖于转子位置,而直接地依赖于反电势。换句话说,即“总是选择线反电势较大的两相导通”。由于反电势难以获知,而它与转子位置有固定的联系,因此改由检测转子位置来决定触发信号。如果反电势与转子位置的关系已知,那么,这样的传感器装置(比如槽形光耦配合遮光盘)不难设计。此时,控制器的作用就像一个简单的译码器,它接收3路位置传感器信号,而产生6路逆变桥控制信号。二、无位置传感器方案(一)位置传感器的缺点使用位置传感器无疑是最简单的,同时也是可靠的。更为重要的是,它不存在起动困难。其缺点是控制器与电机的连线过多、传感器增加了系统的硬件成本、不能灵活地调整控制策略,以及在大极对数下对传感器的安装精度要求过高。为解决这个问题,可以通过无位置传感器方案来解决。(二)一种经典的无位置传感器方案这一方案的原理是检测关断相反电势的过零点;在过零点之后,电机再转过30度电角,即换流时刻。通过检测三相端电位即可检测关断相反电势的过零点。任何平顶宽度达到或超过120度电角的反电势都能够保证,在某相成为关断相期间,另外两相的反电势的幅值始终相等。事实上,对反电势的要求无需如此苛刻。确切地说,只需在关断相反电势的过零点位置,导通两相的反电势具有相等的幅值即可。换句话说,在关断相反电势过零点位置的两边,中心点电位可以偏离导通两相端电位的中点。这样并不会引起检测过零点位置的误差。把这一要求称为对反电势的最小约束1。可以证明,反电势波形的峰(谷)若左右对称如正弦波、等腰梯形波,即可满足上述要求。当然,中心点电位的偏离不能太大,那样的话,将产生多余的伪过零点。如果反电势满足最小约束,则在此过零点位置,同样满足两相的电感相等,因为此时两相绕组处于相同的磁路环境。因此,与反电势的情况相同,即使在其它位置“电感相等”的条件不能满足,也不会影响过零点判断的精度。可见,过零点的判断几乎不依赖于电机参数;换句话说,过零点判断在理论上几乎没有误差。这是这一方案最(或许也是唯一)迷人的地方。误差在“移相30度”时开始引入。事实上,根本无法实现移相,因为并不能测量角度。所能做的,是在检测到过零点之后延迟一段时间(这段时间内,估计电机转过30度电角),再实施换流。显然,延迟时间的长短依赖于当时的转速。由于电机在两个相邻的过零点之间转过60度电角,因此,延迟时间通常取前一个过零点到当前过零点的时间的一半。然而,这无疑使换流精度与动态响应成为矛盾。注意,不要误以为解决如何精确地转过30度电角是完善这一方案的关键。因为,如果能精确地转过30度电角,那么也能精确地转过60度电角,于是,可以从上一个换流点直接得到下一个换流点,而不需要再检测什么过零点。也就是说,到时候找到的是一个全新的方案,而不是对原方案的改进。因为电机静止时没有反电势,所以该方案存在起动困难。据作者所知,起动问题至今还没有成熟的、普遍适应的解决办法。在一些简单的场合,比如己知负载的大小和惯量,可以先由(任意)两相通电使转子定位,然后以开环调频的方式使电机按照既定的速度曲线起动。三、本文提出的无位置传感器方案鉴于上述方案将在“移相30度”时引入误差,作者提出了一种直接检测反电势交叉点的无位置传感器方案。必须承认,新方案虽然不需要移相,但将依赖于电机的参数。检测反电势的交叉点实质上是比较两相反电势的大小。显然,无法直接得到反电势然后比较它们。反电势的信息主要还是从相端电压获得。用Mierochip公司的PIC16F873单片机实现了新方案的最简模式。所谓最简模式,是直接比较相端电压,而不计电流的影响。这在轻载下不致引起太大的误差,仍可用来检验新方案的可行性。进一步补偿电流的影响须求助于DSP芯片(其中包括高速A/D转换),因为算法包含微分运算以及与之相联系的数字滤波。与上一方案比较,新方案的优点是理论上没有误差;缺点是多了电流测量环节。注意,在补偿电流在绕组电感上的感应电压时,无需知道所有转子位置上的电感值,而只需知道换流时刻对应的电感值即可(与上一方案同理)。这一点相当重要,因为不然的话,该方案根本不可行。参考文献1MicroSimCorporation,BrushlessDCMotorModel,MicroSimApplicationNotes.Version8.0June,1997,44-54
简介:在信息技术日新月异的今天,大学生必须具备一定的计算机应用能力才能适应时代的发展。本文就如何提高大学生的计算机应用能力提出了几个切实可行的策略。关键词计算机应用能力;实践能力中图分类号TP3-0文献标识码A文章编号1007-9599(2010)04-0000-02ThetrainingstrategyofthecomputerapplicationabilityaboutuniversitystudentWangJianyu,JiaBei,WeiJianyu(MilitaryTransportationCollege,Tianjin300161,China)AbstractWithrapidlychangingininformationtechnologytoday,universitystudentsmustpossessthenecessarycomputerskillstoadapttodevelopmentofthetimes.Thisarticlegivessomepracticalstrategiesonhowtoimprovethecomputerapplicationabilityofuniversitystudents.KeywordsComputerapplicationability;Practicalability一、引言当今社会计算机和网络技术高速发展,计算机的应用已深入各个领域,计算机操作能力和应用能力已成为当代大学生应熟练掌握的一项基本技能。计算机技术与其他学科交叉融合,涌现了不少新兴学科和新技术。在这个背景下,不会使用计算机,将无法掌握先进的,前沿的研究与开发手段,因此直接影响到个人所从事专业的发展。当代大学生要适应时代的发展,就要全面提高计算机应用能力,掌握计算机的软硬件基本知识,培养在本专业与相关领域中的计算机应用开发能力,培养利用计算机分析问题、解决问题的能力1。二、加大硬件配套设施建设和师资队伍建设加大硬件投入与师资队伍建设是培养学生计算机能力的前提条件。学校要重视计算机基础教学工作,在加大计算机硬件投入的同时,还要搞好计算机基础教学师资队伍建设工作。教师的科学思维方法,教师的创新思维习惯,教师的科学素养在教学过程中对学生的科学素质的培养起着潜移默化的影响。美国哈佛大学前校长、著名高等教育学家科南特先生曾说过“高校的荣誉不在它的校舍和人数,而在它一代又一代素质优良的教师,一所学校要站得住脚,教师一定要出色。”从某种意义上说,一所高校成功的关键取决于它是否拥有一批高水平的知名专家学者和高素质的教师。有了这样一支师资队伍,学校才能培养出高水平的人才,提升学校的教育质量和学术水平就有了可靠的保障。教师是办学的主体,高水平、专业知识过硬的师资队伍是人才培养的保证。计算机技术发展迅速,知识更新飞快,要想讲好计算机的课程,就需要讲授计算机基础教育课程的教师不断学习,跟上计算机技术的新发展,同时把这种新技术新发展及时传授给学生,使计算机基础课程教学能够与时俱进。为进一步提高教师的教学水平,可以组织一些有关教学方法的学术报告和讲座;安排教师到兄弟院校交流学习,取长补短,完善自身的知识体系;鼓励青年教师继续深造;积极参加各种教学研讨,开拓思路,扩大视野;搞好学术带头人、学术骨干队伍建设,促进学科梯队的发展;建立有利于优秀人才脱颖而出的选拔任用机制,在学科内形成各具特色的人才群体,带动师资队伍整体水平突破。通过这些措施来提高计算机教师的专业水平和授课水平。三、加强计算机语言的学习,培养学生编写程序、解决专业问题能力程序设计是信息技术课程的一个重要内容,它在计算机学科中的地位曾经是非常突出的,1981年7月在瑞士洛桑召开的第三届世界计算机教育会议(WCCE/81)上,苏联代表伊尔肖夫在大会报告中提出程序设计是第二文化的观点,认为随着计算机的发展和普及,人类只有第一文化就不够了,必须掌握阅读和编写计算机程序的能力。他的报告引起各国代表的强烈反响,会后波及世界各国。受其影响,在我国有相当长的一段时间都非常重视对学生进行程序设计能力的培养。计算机语言的学习从内容到学习方法、思维方式同其它课程都有很大差异。在程序设计过程中,观察、分析和综合能力的培养必不可少,只有具备了这些能力学生才能进行需求分析,构建数学模型,形成算法。程序设计是一项创造性的工程,要求设计者具有较强的思维能力,因而授课过程中应始终贯穿思维训练,引导学生多角度思考问题,寻找多种解题途径,培养学生思维的灵活性。学生在寻找不同的解题途径、方法时,会产生一些有别于常规的方法和思路,培养了创造性思维。有别于其它科目,程序设计更需强调的是“电脑化思维”,即要求学生把自己的大脑当作电脑,程序设计思路必须从电脑的角度出发,这样才能深入体会程序运行的过程。通过程序设计语言的学习,锻炼了学生的逻辑思维能力,了解程序设计的基本方法和思路。学习程序设计的重点在于理解掌握程序设计思想,培养良好的代码书写习惯。对非计算机专业的学生而言,程序设计语言往往只是作为一个工具,利用这个工具可以解决本专业的实际问题。四、加强学生实践能力的培养由于计算机课程的实践性很强,而实践能力又是衡量学生综合素质的一个重要因素。因此,实验教学在计算机基础课程教学中占有很重要的地位。实验和课堂教学相辅相成。实验贯穿于理论、抽象和设计过程。实验不仅仅是对理论的验证,重要的是技术训练和能力培养,包括动手能力、分析问题解决问题能力、书写和表达能力、协作能力的培养2。在教师讲授了基本原理和基础知识以后,学生就应该通过实验来理解和消化这些知识。教师针对不同专业的特点布置实验内容,学生依据自己对知识的吸收和掌握程度完成实验。实验过程中,由于学生对知识的理解程度不同,思维方式不同,因此教师应该因材施教,引导不同水平的学生独立完成实验。鼓励学生提出问题,互相协作和互相交流。实验结束后,要求学生提交实验报告,在报告中对过程中的问题和现象做出完整的记录,在报告的最后写出实验中的收获,比如,通过实验加深了对哪部分内容的理解,在实验过程中有什么新发现。经过这样一个过程,学生的实践能力得到了锻炼,对课程的理解也更加深入,同时锻炼了协作精神和严谨的科学态度。这对于提高计算机教学效果大有裨益,同时也有利于后续课程的教学。五、注重培养学生的学习兴趣兴趣是最好的老师,是推动学生积极主动探求知识的动力,是加快教学节奏,提高课堂教学效率的基础。学生的学习与个人的兴趣息息相关。感兴趣的东西学起来往往更投入,更愿意深入的研究探索。当学生对某个问题有了兴趣,那问题就会随时随地、自觉不自觉的引起他的注意和思考,学生就会以百倍的勤奋、百折不挠的毅力去研究它,以达到清楚的理解。相反地,学生不感兴趣的东西,就会觉得晦涩难懂,不好学不爱学,甚至从心里产生抵触情绪。因此,在计算机基础教学过程中,应该想方设法培养学生的学习兴趣,让学生从心里喜欢上计算机课程,变要我学为我要学。教师要循循善诱,引导学生对计算机学习产生兴趣。比如,在计算机硬件教学过程中,可以采用多媒体把教材中静态的图变为色彩鲜丽的动画,把抽象的计算机组成原理通过动画的形式表现出来,变的生动形象,学生更容易理解,可以更好的激发学生的学习兴趣,使之转化为学习的激情。在遇到新问题时,学生会自己去查资料来解决这些问题。不断的发现问题解决问题,形成良性循环,就可以进一步提升学生的学习兴趣。最终使学习能力得到锻炼,分析问题解决问题能力增强。六、结束语学生在大学期间,通过计算机应用能力的培养,可以逐渐养成使用计算机进行学习、思维的习惯,学会利用计算机分析问题、解决问题的能力,不断提高计算机应用能力和应用水平。参考文献1吴荆红.在创新教育中培养学生的计算机应用能力.军事经济学院学报,2002,9,452-532吕梦雅,张连荣.关于计算机基础教学的思考与建议.教学研究,2002,25,3259-261