杜娜：基于DSP28335和MATLAB在线编程V/F控制实现
西安理工大学本科生毕业设计（论文）
毕业设计（论文)
题 目 基于DSP28335和MATLAB
在线编程V/F控制实现
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1）设计（论文）
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指导教师评阅书
指导教师
评价
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：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；
设计方案
关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案
的合理性
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师： （签名） 单位： （盖章）
年 月 日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
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二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
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3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
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（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师： （签名） 单位： （盖章）
年 月 日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
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3、学生答辩过程中的精神状态
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
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2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
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三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
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2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）
年 月 日
教学系意见：
系主任： （签名）
年 月 日
摘 要
本课题是在熟悉掌握两电平PWM逆变器工作原理的基础上，在MATLAB仿真平台上搭建V/F控制策略进行仿真，研究自动代码生成，因此，可将本课题设计分为两大部分。
第一，转速开环恒压频比控制系统的仿真研究。首先，恒压频比控制在改变输出频率和电压的同时保持磁通不变，实现电机在较大范围内的平滑调速运行。本文分别介绍了SPWM和SVPWM控制算法原理和仿真模型，并在Simulink平台上进行仿真，最后从输出转速、定子三相电流、磁链等方面对这两种控制算法进行对比分析，得出结论，SVPWM模式下的恒压频比控制系统性能更好。
第二，基于模型设计，即利用Embedded Coder提供的DMC库和IQmath库搭建可生成代码的V/F模型，然后进行模型校验和代码优化过程，检查无误后生成代码，最终将生成的代码下载到硬件平台上验证并带电机运行，最终实现异步电机的正反转以及加减速功能。
通过本文证明了基于模型设计的高质高效与经济性，今后可以更加广泛的应用到其他相关方向中，提高设计的质量和效率。
关键词：SVPWM，V/F控制策略，自动生成代码，基于模型设计
Abstract
This thesis is based on the principle of mastering two level PWM inverter Simulation Research on the automatic code generation of V/F control strategy in MATLAB simulation platform, Therefore, this research can be divided into two parts.
First ,The simulation of the constant voltage and frequency ratio control system of the speed open-loop. Firstly, as a kind of frequency conversion speed control method, Constant voltage ratio control at the same time to change the output frequency and voltage while keeping the flux unchanged, The realization of the motor in a wide range of smooth speed control operation. This paper introduced SPWM and SVPWM control algorithm and simulation model, and the simulation in the Simulink platform. Finally from the rotation speed and the stator current and flux of the two control algorithms are compared and analyzed, And Then concluded and SVPWM mode under the constant voltage and frequency ratio control system performance better some were introduced in this paper.
Second, Model-based Design is using the embedded coder provides the DMC 9checking and code optimization, Check generation code , will eventually generate code downloaded to the hardware platform validation and with motor running, finally realize the asynchronous motor positive inversion and acceleration and deceleration function.
Model-based Design with high quality and efficiency and economy.In the future, it can be applied to other related directions. Improve the quality and efficiency of the design.
Keywords: SVPWM, V/F control strategy, Automatic generation code, Model-based Design
目 录
第1章 绪论…………………………………………………………………1
1.1 研究的目的和意义…………………………………………………1
1.2 国内外研究现状和意义……………………………………………1
1.2.1 基于模型设计的研究现状………………………………1
1.2.2 恒压频比控制系统的研究现状……………………………2
1.3 本文的主要研究内容………………………………………………3
第2章 变频调速的原理及算法实现………………………………………4
2.1 V/F控制原理 ………………………………………………………4
2.1.1 基频以下调速………………………………………………… 4
2.1.2 基频以上调速………………………………………………… 5
2.2 正弦脉冲宽度调制………………………………………………5
2.2.1 SPWM调制原理………………………………………………5
2.2.2 SPWM不对称规则采样的算法实现………………………7
2.3 SPWM控制系统动态性能仿真结果及分析………………………8
2.3.1 系统构成的原理……………………………………………9
2.3.2 基于MATLAB/Simulink的开环系统建模与仿真………12
2.4 电压空间矢量脉宽调制…………………………………………19
2.4.1 SVPWM的原理………………………………………………19
2.4.2 SVPWM的算法………………………………………………20
2.4.3 SVPWM的Simulink仿真子模型……………………………20
2.4.4 SVPWM控制系统动态性能仿真结果与分析………………22
2.5 两种控制算法的对比分析………………………………………30
第3章 实时控制平台的仿真配置…………………………………………31
3.1 仿真环境参数设置………………………………………………31
3.2 目标板模块的设置………………………………………………31
3.3 DSP核心支持库…………………………………………………32
3.3.1 ePWM模块……………………………………………………32
3.3.2 DMC库……………………………………………………34
第4章 实时控制平台验证及应用实例……………………………35
4.1 SVPWM波在实时控制平台的实现………………………………35
4.1.1 SVPWM波离线仿真…………………………………………35
4.1.2 恒压频比离线仿真…………………………………………36
4.2 MATLAB自动生成代码……………………………………………37
4.2.1 代码优化…………………………………………………37
4.2.2 模型检查Model Advisor……………………………………38
4.3 代码的生成与运行结果……………………………………………38
第5章 结论与展望…………………………………………………………40
5.1 结论………………………………………………………………40
5.2 展望…………………………………………………………………40
致谢…………………………………………………………………………41
参考文献……………………………………………………………………42
附录…………………………………………………………………………44
第1章 绪 论
1.1 研究的目的和意义
随着数字信号处理技术和嵌入式技术的快速发展，数字信号处理芯片在电力电子与电力传动、自动化等多个领域中的应用越来越广泛。DSP芯片应用的不断增长以及应用系统复杂性的不断提高，要求DSP软件的规模和复杂性也不断提高。嵌入式DSP软件的开发过程步骤如下：首先在MATLAB/Simulink仿真平台上搭建模型验证算法，然后根据模型在C++编译环境下编写代码，经多次调试无误后下载到硬件平台上进行验证，由于无法从模型直接得到代码，且硬件与软件设计脱离，使开发人员工作量增加，效率降低[1]。而本文研究的基于模型设计可解决此问题，基于模型设计简而言之即在Simulink实时平台上搭建系统控制部分模型，MATLAB会与CCS自动连接生成可执行代码。基于模型设计突破了传统DSP开发模式，提高了效率，且简单明了。
本次毕设是在熟练掌握两电平PWM逆变器工作原理的基础上，在MATLAB仿真平台上搭建V/F控制系统模型，对模型进行仿真并对比哪种控制算法更优，然后学习自动代码生成，自动代码生成器的作用是读取工程的元数据，按照指定的设计模式，混合产生出可执行代码。从生成代码质量、效率、抽象性等不同角度比较不同自动代码生成器的优缺点。并基于TI公司的TMS320F28335DSP控制器研究自动代码生成，将仿真结果结合TMS320F28335硬件平台进行试验验证。
1.2 国内外研究现状和意义
1.2.1 基于模型设计的研究现状
图1-1为目前世界上对基于模型设计较为公认的“V”字形开发流程图。
图1-1 基于模型设计的“V”开发流程
整个“V”字形开发流程主要包含以下7个部分：
(1)系统定义：在统一开发平台下对设计需求进行定义，从而避免需求理念理解上的偏差[2]。
(2)仿真设计：在仿真平台上搭建模型，对模型进行分析，验证设计的可行性[2]。
(3)快速原型：在实时仿真平台上搭建系统仿真模型的控制部分，仿真无误后转化为可执行代码下载到控制器中，连接实际的控制对象，以验证是否可以生成代码以及算法的正确性[3]。
(4)自动代码生成：对模型进行配置，目标板配置应与硬件相结合，配置完成后利用自动代码生成工具，生成代码，并下载到实际的控制器中[4,5]。
(5)硬件在环：通过实时仿真平台，将实际的控制器与虚拟的控制对象连接，以验证代码在芯片中运行的效率，并减少实际控制对象实验时可能产生的错误与损失[6]。
(6)测试、标定：对硬件、模型以及代码各个方面的综合评测。
(7)现场测试。
对于不同的应用软件和实际的硬件设备条件，具体流程与测试验证的步骤不尽相同，开发人员可以跳过某些测试验证的步骤，也可以在某一环节循环测试实验，完善设计中的细节[7,8]。
1.2.2 恒压频比控制系统研究现状
图1-2给出了使用PWM控制交-直-交变频器恒压频比控制方式的系统框图。频率给定作为调节加减速的频率f的指令值，给定频率乘以适当比例作为定子电压u的指令值。该u的值和f的值之比就决定了u/f比值，由于电压和频率由同一给定值控制，因此可以保证压频比为恒定[9]。
图1-2 采用恒压频比控制的变频调速系统框图
如果给电机直接加上一定电压会导致电动机启动电流过大对电机损坏较大，所以在给定频率之后加上给定积分器环节，相当于使频率缓升或缓降环节，频率f经电压及频率控制环节得到电压。此时，频率给定正负决定电机正反转，电压幅值大小决定电机转速，电压经PWM生成模块产生PWM波，PWM波经过驱动电路控制开关的通断，使变频器产生所需频率、相位和大小的三相交流电，从而控制交流异步电机的转向和转速[9]。
1.3 本文主要研究内容
本课题是在熟悉掌握两电平逆变器工作原理的基础上，在MATLAB仿真平台上搭建V/F控制模型，仿真难点在于用何种算法发出PWM，哪一种算法的性能更好一些，本文针对SPWM和SVPWM分别做了研究，并对两者仿真结果进行对比分析。仿真完成后学习如何自动生成代码，在Simulink实时平台上搭建控制模块，利用Embedded Corder搭建模型，在CCS中生成可执行代码，并将生成代码下载到TMS320F28335中，将仿真结果结合TMS320F28335硬件平台进行实验验证。
第2章 变频调速原理及算法实现
2.1 V/F控制原理
在电机调速时，我们常常需要考虑一个问题，希望保持电机中每极磁通量Φm不变[10]。
三相交流异步电机每相电动势的有效值是[9]
(2-1)
式中：
—气隙磁通为定子每相中感应电动势的有效值，单位为V；
—定子频率，单位为Hz；
—定子每相绕组串联匝数；
—基波绕组系数；
—每极气隙磁通量，单位为Wb。
由上式可见，如果定子每相电动势的有效值Eg不变，改变定子频率时会出现下面两种情况：
如果给定频率f大于电机的额定频率fn，由式(2-1)可知，气隙磁通Φm就会小于额定气隙磁通量Φmn，这时电机的铁芯没有得到充分利用，但是电机在机械条件允许情况下运行不会损坏电机；如果给定频率f小于额定频率fn，同样由式(2-1)可知，此时气隙磁通Φm就会大于额定气隙磁通量Φmn，从而导致电机铁芯过饱和引起过大的励磁电流，励磁电流过大会引起绕组过热而损坏电机，所以，要实现变频调速，在不损坏电机的条件下还要充分利用铁芯，发挥电机转矩功能，应在变频时保持每极磁通量Φm为额定值不变[10]。
2.1.1 基频以下调速
由式(2-1)可知，要保持Φm不变，当f从而额定值向下调节时，需要同时降低E，使E/f=常数。当电动势的值较高时，定子绕组阻抗压降就可以忽略，U=E，则得U/f=常数，这就是恒压频比的控制方式。由于在基频以下调速时，保持磁通恒定，所以转矩T也基本恒定，根据电机学原理，基频以下转矩恒定称为“恒转矩调速”，基频以上功率恒定，称为“恒功率调速”，但是恒压频比控制有一个缺点，即在低频时，定子绕组阻抗压降不可忽略，这时可以采用定子电压补偿方式[10]。
2.1.2 基频以上调速
把基频以上和基频以下两种情况的控制特性画在一张图上，如图2-1所示。
图2-1 异步电机变频调速控制特性
2.2 正弦脉冲宽度调制
2.2.1 电压SPWM调制原理
SPWM是交流调速系统中经常使用的一种调制方式,其基本原理是将频率和幅值都可调节的正弦波用一串不等宽等幅的脉冲序列来等效，如图2-2所示。若是将一正弦波的正半波
等分，则正弦半波可看作由n个等幅的脉冲组成，这些脉冲宽度相等幅值按正弦规律变化，将这些脉冲序列用同等数量的不等宽等幅的矩形脉冲代替，使得矩形脉冲的面积和相应正弦部分正好相等，则得到如图2-2所示的脉冲序列。像这种脉冲宽度按正弦规律变化并和正弦波形等效的PWM波形，称为SPWM波形[11]。
a) 正弦正半波 b)等效的SPWM波形
图2-2 正弦半波等效的等幅矩形脉冲序列
若用SPWM波形作为逆变器的驱动信号来控制IGBT的导通或关断,那么逆变器在理想状态下也应该得到SPWM波形，通过改变SPWM波的占空比就可实现对变频器输出电压幅值大小的调节，通过调节调制波的周期数就可控制其输出频率的大小[11]，从而达到对逆变器的输出频率和电压幅值的调节，从而可以满足变频调速对频率与电压协调控制的要求以实现V/F控制。由于SPWM各脉冲幅值相等，所以逆变器可由恒定的直流电源供电，在本文中选用514V直流电源，另外，SPWM波形与正弦波等效，这样使负载电机可在近似正弦波的交变电压下运行，电磁转矩脉动较小，并且提高了系统的性能[11]。
由于本课题的硬件控制对象为三相交流异步电机，所以在恒压频比仿真中选择三相桥式逆变电路，如图2-3所示，图中每个开关IGBT上反并联二极管。
图2-3 三相桥式电压型逆变电路
2.2.2 SPWM的数字控制
课题采用的是工程上常用的方法规则采样法，规则采样法与自然采样法相比，由于自然采样法求解困难，而规则采样法算法简单，误差较小，所以在此选用规则采样法。
(1) 生成SPWM波的数学模型
三角载波两个正峰值之间为一个采样周期Tc。在自然采样法中三角波负峰点不和脉冲中点重合。而自然采样法使三角波负峰点和脉冲中点重合，使得计算大为简化[11]。如图2-4所示确定A、B点，在tA和tB时刻控制开关器件的通断，这样规则采样法所得脉冲宽度δ与用自然采样法得到的非常接近。
正弦调制信号波
(2-2)
α称为调制度，0≤α≤1，ωr为信号波角频率
(2-3)
(2-4)
图2-4 规则采样法原理
由式(2-3)(2-4)得：
(2-5)
(2-6)
2) 生成SPWM参数计算
由同步调制原理可知，载波比为常数可得SPWM脉冲的周期
(2-7)
由(2-4)式可知SPWM脉冲的脉宽δ与调制度α成正比，而脉冲宽度又决定了SPWM脉冲序列的基波电压的幅值，即α决定了变频器正弦电压的幅值。
2.3 SPWM控制系统动态性能仿真结果及分析
以上第2.2节对变频器V/F调速
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
进行了分析论证，本小节借助MATLAB/Simulink仿真平台，搭建V/F控制系统仿真模型，并进行仿真验证。
2.3.1 系统构成的原理
2.3.1.1 控制电路仿真模块的建立
为了实现V/F的控制方式，根据SPWM波形成原理搭建了如图2-5所示控制电路模块。其工作原理是：给定频率经频率上升模块再经取整环节，通过V-F模块得到电压，电压和频率通过子模块Subsystem产生三相调制电压信号，三相调制信号与三角载波相比较，最终形成6路互补的SPWM信号，该信号经过逆变器产生频率与幅值可调的三相电压，从而控制电机按给定要求启动和运转。
图2-5 控制电路仿真模型
(1) 加速曲线模型
加速曲线模型如图2-6所示，用于限制频率上升速度。如果直接给电机加上50Hz频率相对应的电压，这对电机的冲击响应较大，电机容易损坏，所以加上频率上升模块，以采用减压启动方式，以减小启动电流。其中增益的放大倍数取1e5，放大器的作用是避免积分时间受输入偏差的影响。限幅器用于设置给定频率的积分时间，所以调节限幅器上下限可调节输出频率信号的上升速度。
图2-6 加速曲线模型
(2) V-F模块
V-F曲线由函数发生器产生，根据频率确定相对应的电压值，其函数表达式为
(2-8)
式中，Un为电机额定电压，fn为电动机额定频率，U0为初始电压补偿值。在这里加U0的原因是，最大转矩Tɛmax是随着ω1降低而减小的，频率很低时，Tɛmax太小电机的带载能力不好，所以采用定子电压低频补偿，从而适当增大电压U，即可以增强电机的带载能力。经过反复多次试验，高频时函数为
，低频时为
，其中，
为给定频率。
(3) Subsystem模型
频率f与
的乘积为ω，对ω进行积分得到θ，从而得到三相调制信号
(2-9)
(2-10)
(2-11)
图2-7 SPWM仿真模型
产生的三相调制信号与10kHz的三角载波相比较，产生3路SPWM波，分别取反后输出6路SPWM波，仿真模型如图2-7所示。
2.3.1.2 主电路仿真模块的建立
(1) 电机仿真模块
电机的输出端为m端子，它返回一系列电机的内部信号如定转子三相电流、三相电压、磁链等。可以根据需要观测的信号观测相应信号[12]。
图2-8 异步电机模型
双击电动机仿真模块，将得到该模块的参数对话框，根据课题任务的要求，设置的异步电机的参数如表2-1所示。
表2-1 异步电机参数
逆变器直流侧电压Ud
514V
交流异步电机参数(4.7kW)
电压
380V
频率
50Hz
定子绕组电阻
1.115Ω
定子绕组漏感
0.005974H
转子绕组电阻
1.083Ω
转子绕组漏感
0.005974H
互感
0.01H
转动惯量
0.02kg·m2
摩擦系数
0.005752N·m·s
极对数
2
(2) 两电平变频器
Simulink提供逆变器模块，逆变器的电源部分直接接514V直流电压，因为380V电压经整流后为514V(DC)。主电路的仿真模块如图2-9所示。
图2-9 主电路仿真模型
2.3.2 基于MATLAB/SIMULINK的开环系统建模与仿真
根据2.3.1小节的介绍，在Simulink平台下搭建转速开环恒压频比电路，仿真模型如图2-10所示。
图2-10 基于SPWM的转速开环恒压频比控制仿真模型
2.3.2.1 仿真结果与分析
运用建立的系统仿真模型，仿真条件为：在给定频率50Hz，电动机理想空载启动，在1s时加负载10N·m，仿真时间为3s，采用ode23tb算法，得到异步电机电流、电磁转矩和转速波形如图所示。
图2-11 频率信号给定曲线
图2-12 输出转速波形
由图可知，基于SPWM的恒压频比控制高速时转速跟踪性能较好，转速上升时间为0.26s，有超调，但超调在允许范围之内，在1s突加10N·m负载后，转速降落△n=50r/min。
图2-13 电磁转矩波形
由图可知，起动中交流电机的转矩是有波动的，转速达到1500r/min后，电磁转矩在-1~1N·m之间波动，加负载后，电磁转矩在9~11N.m之间波动，对于开环控制系统来说，转矩脉动较小。
图2-14 定子三相电流波形
由图可知，在1s之前电流稳在3.4A，1s突加负载后经调整，电流稳在7.1A，此时，三相交流电的周期为0.02s，定子电流为50Hz的正弦波。
图2-15 Uab、Ubc、Uca定子三相线电压波形
仿真条件为：在给定频率30Hz，电动机理想空载启动，在1s时加负载10N.m，仿真时间为3s，采用变步长ode23tb算法，得到异步电机电流、电磁转矩和转速波形如下所示。
图2-16 频率信号给定曲线
图2-17 输出转速波形
由图可知，基于SPWM的恒压频比控制中速时转速跟踪性能较好，转速上升时间为0.3s，有超调，但超调在允许范围之内，在1s突加10N·m负载后，转速降落△n=54r/min。
图2-18 电磁转矩波形
由图可知，起动中交流电机转矩有波动，电磁转矩在-1.1～1.2N·m之间波动，加负载后，电磁转矩在9.2~11N.m之间波动，对于开环控制系统来说，转矩脉动较小。
图2-19 定子三相电流波形
由图可知，在1s之前电流稳在3.3A，1s突加负载后经调整，电流稳在7.1A，此时，三相交流电的周期为0.033s，频率为30.3Hz，与给定频率30Hz相比误差为0.3Hz。
仿真条件为：在给定频率10Hz，电动机理想空载启动，在1s时加负载10N.m，仿真时间为3s，采用变步长ode23tb算法，得到异步电机电流、电磁转矩和转速波形如下图所示。
图2-20 频率信号给定曲线
图2-21 输出转速波形 图2-22 补偿后的输出转速波形
由图可知，转速开环恒压频比控制的低频性能不好，未加定子电压补偿前输出转速超调大，调节时间长，转速降落大；加定子电压补偿后转速超调较大，调节时间t=0.5s，转速降落△n=10r/min。
图2-23 电磁转矩波形 图2-24 补偿后电磁转矩波形
由图可知，加定子电压补偿后，电磁转矩脉动减小。
图2-25 定子三相电流波形 图2-26 补偿后定子三相电流波形
由以上对比可知，基于SPWM的转速开环恒压频比控制的低频性能不好，未加定子电压补偿前输出转速超调较大，调节时间t=1s，转速降落△n=68r/min，三相定子电流谐波较大；加定子电压补偿后转速超调较大，调节时间t=0.5s，转速降落△n=12r/min，三相定子电流为10Hz的正弦波。
经过以上仿真可得到以下结论：
(1) 恒压频比SPWM开环控制系统的三相定子电流有脉动且电流谐波较大。
(2) 输出电磁转矩响应慢、转矩波动大，电机转矩利用率不高。分析原因，主要由于转速开环恒压频比系统中没有引入速度、位置等反馈信号，所以无法实时捕捉电机状态，致使无法精确控制电磁转矩。
(3) 提高载波频率，既提高功率器件的开关频率也可以改善电流的波动。但是开关频率受硬件开关器件自身的限制，不可能无限的增大。
(4) 低频特级性较差，在频率较低时，转速波动极大，转矩波动也极大，进行定子电压补偿后收效甚微。
(5) 磁链波形为六边形，对应的电机转矩脉动较大，但是正六边形磁链轨迹PWM控制技术的优点在于控制结构简单，便于实现，在同样输出频率下，器件的开关次数最少，开关损耗小。
2.4 电压空间矢量脉宽调制
根据电机学知识可以知道，我们一般希望异步电机工作在圆形定子磁链下，这样不仅电流的谐波较小，而且电磁转矩的脉动也较小，这就是空间电压矢量调制技术(SVPWM)的出发点。
2.4.1 SVPWM的原理
下图2-27为典型的三相电压源逆变器的结构图，三相逆变器共有八种开关状态，代入由park变换定义的电压空间矢量。
图2-27 三相电压源逆变器结构图
图2-27中Va、Vb、Vc是逆变器的电压输出，Q1到Q6是6个IGBT开关管，它们分别被
这6个控制信号所控制。SVPWM的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与给定电压矢量相等。相邻两非零矢量和零矢量在时间上的不同组合，可以得到该扇区内的一组等幅不同相的空间电压矢量U，三个矢量的作用时间可以一次施加，也可以在一个采样周期内分多次施加，这样更有利于消除电机转矩脉动，通过控制各个电压矢量的作用时间，使空间电压矢量接近圆轨迹旋转，就可以使电机磁通也逼近圆轨迹[12]。
2.4.2 SVPWM的算法
2.4.3 SVPWM的Simulink仿真子模型
1、3/2变换子模型
图2-28 3/2变换子模型
2、 实现判断矢量Uref所处扇区的框图如下图所示
图2-29 扇区计算模型
3、 计算X、Y、Z
图2-30
计算模型
4、 计算Tx、Ty
图2-31
计算模型
5、 计算Tcm1、Tcm2、Tcm3
图2-32
计算模型
6、产生PWM框图
图2-33 PWM产生模型
2.4.4 SVPWM控制系统动态性能仿真结果与分析
根据转速开环恒压频比控制系统仿真模型与SVPWM子系统模型，搭建如图所示的仿真模型。
图2-34 基于SVPWM的转速开环恒压频比控制仿真模型
运用建立的系统仿真模型，仿真条件为：在给定频率50Hz，电动机理想空载启动，在1s时加负载10N.m，仿真时间为3s，采用变步长ode23tb算法，得到异步电机转速、电流和转矩波形如图所示。
图2-35 频率信号给定曲线
图2-36 输出转速波形
由图可知，基于SVPWM的恒压频比控制高速时转速跟踪性能较好，转速上升时间为0.2s，有超调，但超调在允许范围之内，在1s突加10N·m负载后，转速降落△n=40r/min。
图2-37 电磁转矩波形
由图可知，起动时交流电机转矩有波动，电磁转矩在-0.9～1N·m之间波动，加负载后，电磁转矩在9~11N.m之间波动，对于开环控制系统来说，转矩脉动较小。
图2-38 定子三相电流波形
由图可知，在1s之前电流稳在4A，1s突加负载后经调整，电流稳在6.8A，此时，三相交流电的周期为0.02s，三相定子电流为50Hz的正弦波。
图2-39 Uab、Ubc、Uca定子三相线电压波形
图2-40 定子磁链波形
由图可以看出，起动时定子磁链从零开始建立，然后不断增大并旋转，可以看到定子磁链几乎接近圆形。
仿真条件为：在给定频率30Hz，电机理想空载启动，在1s时加负载10N.m，仿真时间为3s，采用变步长ode23tb(stiff/TR-BDF2)算法，得到异步电机转速和电磁转矩波形如图所示。
图2-41 频率信号给定曲线
图2-42 输出转速波形
由图可知，基于SVPWM的恒压频比控制在中速时转速跟踪性能较好，转速上升时间为0.15s，有超调，但超调在允许范围之内，在1s突加10N·m负载后，转速降落△n=45r/min。
图2-43 电磁转矩波形
图2-44 定子三相电流波形
由图可知，在1s之前电流稳在4.1A，1s突加负载后经调整，电流稳在6.8A，此时，三相交流电的周期为0.033s，频率为30.3Hz，与给定频率30Hz误差为0.3Hz。
仿真条件为：在给定频率10Hz，电动机理想空载启动，在1s时加负载10N.m，加定子电压补偿，仿真时间为3s，采用变步长ode23tb算法，得到异步电机转速、电流和转矩波形如图所示。
图2-45 频率信号给定曲线
图2-46 输出转速波形 图2-47 补偿后输出转速波形
图2-48 电磁转矩波形 图2-49 补偿后电磁转矩波形
图2-50 定子三相电流波形 图2-51 补偿后定子三相电流波形
由以上对比可知，转速开环恒压频比控制的低频性能不好，未加定子电压补偿前输出转速超调较大，调节时间t=1s，转速降落△n=50r/min；加定子电压补偿后转速超调较大，调节时间t=0.4s，转速降落△n=8r/min，定子电流为10Hz正弦波，只是谐波较大。
以上仿真结果表明：利用SVPWM的异步电机恒压频比控制系统的电压利用率高，三相电流谐波小，转速上升快，转速波动较小，转矩脉动小，具有良好的启动、稳态性能，其电流、转速、转矩波形和直流电机波形较为相似，这就表明采用SVPWM的异步电机恒压频比控制完全可以达到直流电机的调速性能。但是低频特性依然不好，频率较低时，转速超调和波动较大，电磁转矩波动较大，三相定子电流谐波较多，加定子电压补偿后得到改善，因为是开环控制，突加负载后转速降落较大。
2.5 两种控制算法的对比分析
从仿真波形上与基于SPWM的恒压频比控制的仿真波形进行对比，对比结果如表2-2所示：
表2-2 两种控制算法仿真结果对比
基于SPWM的V/F控制
基于SVPWM的V/F控制
快速性
较好
较好
电流谐波
大
较小，更接近正弦波
输出转速
上升时间较小，超调较大
上升时间较小，超调较小
电磁转矩
脉动较小
脉动较小
定子磁链轨迹
圆形
圆形
直流电压利用率
低
高
由上表可知，基于SPWM的恒压频比控制，转速超调较大，调节时间较小，转速降落较大，低频时稳态误差较大；基于SVPWM的恒压频比控制，转速超调较小，调节时间较小，转速降落较小，低频时稳态误差较小；总之，基于SVPWM的恒压频比控制动态性能较好。
第3章 实时控制平台的仿真配置
3.1 仿真环境参数设置
本机电系统实时控制平台的软件开发环境主要有：Simulink/RTW及Target for TI C2000工具箱、TI公司提供的CCS集成开发环境。在RTW的支持下，Target for TI C2000工具箱将Simulink模型转换为实时C代码，在CCS编译环境下生成.out文件，将生成代码自动下载到DSP芯片并执行，在搭建模型时配置与硬件DSP处理器对应的端口，即可实现自动生成代码的设计、验证和实现。事实上，MathWorks公司支持TI公司C2000、C5000和C6000系列DSP自动生成代码[13]，本次毕业设计选用C2000系列下的TMS320F28335芯片[13]，F28335是TI公司C28X系列下的一款芯片，F28335具有150MHz的高速处理能力，是32位浮点型DSP控制器，F28335具有精度高，成本低，功耗小，性能高，外设集成度高等优点[13]。
3.2 目标板模块的设置
打开Target for TI C2000工具箱，本平台采用的是TMS320F28335，故选择F28335eZdsp，如图3-1所示。该模块在相应的Simulink模型当中是必不可少的，必须放在最顶层，不能放在子系统中，其主要作用是设置整个模块的目标板属性，表明其它相关模块所生成的代码是支持处理器相关外设的。当把F28335模块拖进模型中时，双击该模块，设置参数。
在Simulink仿真界面Simulation下的Model Configuration Parameters设置仿真参数，算法里面的开始时间设为0.0，终止时间设为inf，在自动生成代码中，算法只能设为Fixed-Step中的离散型discrete，因为Code Generation只支持离散型算法，具体仿真步长，则根据具体仿真对象的复杂性来确定，具体设置如图3-2所示，在Code Generation标签里面，系统目标文件选为idelink-ert.tlc，如图3-3所示。
图3-1 F28335eZdsp
图3-2 目标板参数设置
图3-3 目标文件设置
3.3 DSP核心支持库
3.3.1 ePWM模块
ePWM模块即脉冲宽度调制模块，共有12个通道，可以设置成6对互补的PWM信号，来产生需要的波形。双击ePWM模块，如图3-4所示，ePWM模块总共有7个模块：
(1)时间基准模块：为输出PWM提供时间基准TBCLK，可以配置PWM时钟基准计数器，配置计数器计数模式，配置硬件或软件同步时钟基准计数器，确定ePWM同步信号输出源[14]；
(2)计数器比较模块：确定PWM占空比，以及ePWM输出高低电平切换时间[14]；
(3)动作限定模块：当计数器与比较寄存器数值相同时动作，ePWM在高低电平之间切换[14]；
(4)死区控制模块：配置输出PWM波上升沿或下降沿的延时时间，在实际电路中反应为在即将开通器件开通时保证上一个期间可靠关断，本文中将ePWM配置成互补模式，并设定死区时间；
(5)PWM斩波模块：产生高频PWM载波信号；
图3-4 ePWM模块参数设置
(6)错误控制模块：当外部有错误信号产生时，对PWM输出进行相应处理，比如全置高，或拉低，或置为高阻态，从而起到保护作用。当然此功能也可以通过软件强制产生[14]；
(7)事件触发模块；使能ePWM中断，使能ePWM触发ADC采样，确定事件产生触发的速度和清除相关事件标志位[14]。
3.3.2 DMC库
DMC库[15,16]，即数字电机控制(Digital Motor Control)库，不但包含了矢量控制中常用到的坐标变换，如Clark变换，Park变换及其逆变换，也包括了PID控制器、空间矢量发生器和转速测量等。
本文用到的有park逆变换，空间矢量发生器，斜坡控制模块，如图3-5所示，主要模块及功能如下：
(1)IPARK模块。该模块实现Park逆变换，即实现两相旋转坐标电压到两相静止坐标电压的变换[15]。
(2)SVGEN模块。该模块输入为离散的两相静止电压，计算出应用SVPWM产生给定定子参考电压所需的3个比较值Ta、Tb、Tc，再经DSP的比较单元，产生控制功率器件的开关信号[15]。
(3)RAMP_CNTL缓升缓降模块。该模块类似低通滤波器，实现信号在给定下缓慢变化，避免信号的突变给异步电机造成冲击[15]。
图3-5 DMC库
第4章 实时控制平台验证及应用实例
4.1 SVPWM波在实时控制平台的实现
SVPWM(空间矢量PWM)是一种控制三相逆变器6个功率开关管动作的有效方法，由第二章的分析可知，与SPWM相比，明显提高了电源的利用率，转速无超调，较为稳定，而且在三相电机控制中产生的电流谐波较小，具有明显的优势和广阔的应用前景，是当前的研究热点。
4.1.1 SVPWM波离线仿真
本文使用Embedded Targets中的C2000工具箱中数字电机控制DMC库的空间矢量发生器来实现，如图4-1所示。仿真结果波形如图4-2所示。
图4-1 基于SVPWM的DSP实时模型
图4-2 基于SVPWM实时模型仿真结果
SVPWM波的DSP实时模型如图4-1所示，进行代码自动生成，使用示波器在硬件平台上测试测试生成的SVPWM波输出，结果如图4-3所示。
图4-3 互补SVPWM波输出
由图4-3可以看出，生成代码下载到硬件平台上产生六路互补并带有死区的PWM波，死区时间为3.2
，利用DSP实时模型产生的SVPWM波驱动三相异步电机并观察运行情况，电机运行较为平稳，因为是开环控制，所以并不适用于高性能的场合。
4.1.2 恒压频比离线仿真
根据系统控制算法，搭建转速开环恒压频比控制系统的仿真模型，如图4-4所示。
图4-4 转速开环恒压频比控制的DSP实时模型
建模过程中要处理好数据格式的设置，TMS320F28335是一款浮点型DSP，一般在DSP数据处理中使用
格式。对于DMC库的模块输入一般要求必须是32位，且数据长度在1-29之间，本文所设输出数据为Q24，而C28xPWM的默认输入数据为16位整数，所以在最后要加数据转换模块。最后对F28335 eZdsp模块进行配置。离线仿真如图4-5所示。
图4-5 恒压频比控制实时模型的离线仿真结果
4.2 MATLAB自动生成代码
在生成代码之前，我们需要进行代码优化，使其更加契合需求，还需要对模型进行检查，识别出模型中隐含的问题、警告和限制代码效率的问题。
4.2.1 代码优化
在Simulink菜单下的Configuration Parameters中的Coder Generation窗格中，有一个Set Objectives按钮[17]，打开如图4-6所示。
图4-6 代码优化窗口
从可用目标列表中选择目标，添加选中目标，根据所定优先级顺序选择优先选择的目标。
4.2.2 模型检查Model Advisor
进行模型检查时，模型检查会检查可能导致模型或子系统不准确或者效率低下的系统仿真条件和配置设置，在Simulink模型中Tools工具栏，选择Model Advisor[18]，选择要检查的模型或子系统，如图4-7所示。
图4-7 模型检查窗口
4.3 代码的生成与运行结果
经过前面一系列的参数设置以及模型检查，所配置的是符合设计需求且无错误的，只需点击Build按钮，MATLAB会自动建立与CCS的联系并生成代码如附录所示。
生成代码经编译、链接生成可执行的.out文件并自动下载到硬件平台上，点击Run，使用示波器观测PWM口发出的PWM波，波形如图4-8所示。
图4-8 恒压频比控制互补PWM波输出
由示波器观测可知，所发出波形符合给定频率50Hz，并且带有死区，死区时间为3.2us，符合模型配置的数据，最后带上电机，电机成功运行。
又测试了20Hz实时模型生成代码，电机转速降低，-50Hz实时模型生成的代码下载到DSP中，电机可以实现反转功能。
第5章 结论与展望
5.1 结论
本文在参考大量文献资料的基础上，以三相交流异步电机为被控对象，分别通过SPWM和SVPWM控制技术对交流电机实现恒压频比控制，搭建恒压频比自动生成代码模型并生成代码，主要做了以下工作：
第一，分析总结了V/F控制的发展历程和国内外交流变频调速的发展现况和趋势。系统地学习了交流电机变频调速的原理，其中变频调速原理包括交流电机的调速方式、V/F控制方式和SPWM、SVPWM控制技术原理。并在Simulink仿真平台上对两种控制算法分别仿真，最后对比分析得出结论，SVPWM模式下的V/F控制动态性能更好一些。
第二，学习了基于模型设计的思想与方法，分析其与传统开发模式相比较的优劣点。在MATLAB/Simulink下建立恒压频比控制系统的控制部分数学模型，通过对模型的校验和代码优化，检查了模型的缺陷点并优化了代码。
第三，将生成代码下载到硬件平台上并带电机运行，最终电机在给定频率下正常运转，通过基于模型设计，证明这种自动生成代码的高效与经济的优点。
5.2 展望
针对本次课设，下一步研究工作展望:
第一，本文的基于模型设计模型生成代码只是某一固定频率的代码，但在现实中，我们希望在硬件平台上通过电位器随意变化频率从而调节转速，如果对模型进行进一步修改，那么在实际中的应用会更为广阔。
第二，本文在设计中只构建了控制部分数学模型，如果对于整个系统加以研究，整个设计将更加完整可靠。
致 谢
本次毕设是在王建渊老师的精心指导下完成的，本次毕设历时将近四个月，毕设本身是对大学四年所学知识的应用。在本次毕设中，王老师每周定时开会询问进展，每次与王老师交谈之后总有恍然大悟的感觉，我在对知识的应用上还不够灵活，而王老师在这时都会提点我该注意哪些问题，王老师一直强调要注意基础知识，不要本末倒置，王老师灵活教学以及注重基础的治学理念根植在我的脑海里。当我的毕设遇到问题时，王老师帮我们联系了陕汽的工作人员给予指导，在此谨向王老师表示衷心的感谢！
同时，在毕业设计过程中，还得到华志广、白聪同学和赵有乾师兄的大力支持与帮助，在此一并表示感谢！
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【18】 The MathWorks,Inc.Model Advisor User’s Guide.2010.
附录：
1. 生成的代码：
* File: VFcode1_main.c
*
* Code generated for Simulink model 'VFcode1'.
*
* Model version : 1.2
* Simulink Coder version : 8.2 (R2012a) 29-Dec-2011
* TLC version : 8.2 (Dec 29 2011)
* C/C++ source code generated on : Thu Jun 18 14:47:28 2015
*
* Target selection: idelink_ert.tlc
* Embedded hardware selection: Texas Instruments->C2000
* Code generation objectives: Unspecified
* Validation result: Not run
*/
#include "VFcode1.h"
#include "rtwtypes.h"
#include "rt_nonfinite.h"
#include "VFcode1_private.h"
#include "c2000_main.h"
#include "DSP2833x_Device.h"
#include "DSP2833x_Examples.h"
#include
#include
void init_board(void);
void enable_interrupts(void);
void config_schedulerTimer(void);
void disable_interrupts(void);
volatile int IsrOverrun = 0;
static boolean_T OverrunFlag = 0;
/* Function: rt_OneStep -------------------------------------------
*
* Abstract:
* Perform one step of the model. Single-tasking implementation.
*/
void rt_OneStep(void)
{
/* Check for overrun. Protect OverrunFlag against
* preemption.
*/
if (OverrunFlag++) {
IsrOverrun = 1;
OverrunFlag--;
return;
}
asm(" SETC INTM");
PieCtrlRegs.PIEIER1.all |= (1 << 6);
asm(" CLRC INTM");
VFcode1_step();
/* Get model outputs here */
asm(" SETC INTM");
PieCtrlRegs.PIEIER1.all &= ~(1 << 6);
asm(" RPT #5 || NOP");
IFR &= 0xFFFE;
PieCtrlRegs.PIEACK.all = 0x1;
asm(" CLRC INTM");
OverrunFlag--;
}
/* Function: main -------------------------------------------
*
* Abstract:
* Entry point into the code.
*/
void main(void)
{
volatile boolean_T noErr;
init_board();
rtmSetErrorStatus(VFcode1_M, 0);
VFcode1_initialize();
config_schedulerTimer();
noErr =
rtmGetErrorStatus(VFcode1_M) == (NULL);
enable_interrupts();
while (noErr )
{
noErr =
rtmGetErrorStatus(VFcode1_M) == (NULL);
}
/* Disable rt_OneStep() here */
/* Terminate model */
VFcode1_terminate();
disable_interrupts();
}
2.硬件实验平台
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
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师： （签名） 单位： （盖章）
年 月 日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师： （签名） 单位： （盖章）
年 月 日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）
年 月 日
教学系意见：
系主任： （签名）
年 月 日
学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。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注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者（本人签名）： 年 月 日
学位论文出版授权书
本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”)，愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。
论文密级：
□公开
□保密（___年__月至__年__月）(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)
作者签名：_______ 导师签名：_______
_______年_____月_____日 _______年_____月_____日
独 创 声 明
本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。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。
本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
二〇一〇年九月二十日
毕业设计（论文）使用授权声明
本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。
本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。
（保密论文在解密后遵守此规定）
作者签名:
二〇一〇年九月二十日
致 谢
时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。
首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。
首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。
其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。
另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。
最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。
四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。
回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。
学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。
在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。
最后，我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。
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
独 创 声 明
本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。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。
本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
年 月 日
毕业设计（论文）使用授权声明
本人完全了解**学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。
本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。
（保密论文在解密后遵守此规定）
作者签名:
年 月 日
基本要求：写毕业论文主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能，理论联系实际，独立分析，解决实际问题的能力，使学生得到从事本专业工作和进行相关的基本训练。毕业论文应反映出作者能够准确地掌握所学的专业基础知识，基本学会综合运用所学知识进行科学研究的方法，对所研究的题目有一定的心得体会，论文题目的范围不宜过宽，一般选择本学科某一重要问题的一个侧面。
毕业论文的基本教学要求是：
1、培养学生综合运用、巩固与扩展所学的基础理论和专业知识，培养学生独立分析、解决实际问题能力、培养学生处理数据和信息的能力。2、培养学生正确的理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度。3、培养学生进行社会调查研究；文献资料收集、阅读和整理、使用；提出论点、综合论证、总结写作等基本技能。
毕业论文是毕业生总结性的独立作业，是学生运用在校学习的基本知识和基础理论，去分析、解决一两个实际问题的实践锻炼过程，也是学生在校学习期间学习成果的综合性总结，是整个教学活动中不可缺少的重要环节。撰写毕业论文对于培养学生初步的科学研究能力，提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。
毕业论文在进行编写的过程中，需要经过开题报告、论文编写、论文上交评定、论文答辩以及论文评分五个过程，其中开题报告是论文进行的最重要的一个过程，也是论文能否进行的一个重要指标。
撰写意义：1.撰写毕业论文是检验学生在校学习成果的重要措施，也是提高教学质量的重要环节。大学生在毕业前都必须完成毕业论文的撰写任务。申请学位必须提交相应的学位论文，经答辩通过后，方可取得学位。可以这么说，毕业论文是结束大学学习生活走向社会的一个中介和桥梁。毕业论文是大学生才华的第一次显露，是向祖国和人民所交的一份有份量的答卷，是投身社会主义现代化建设事业的报到书。一篇毕业论文虽然不能全面地反映出一个人的才华，也不一定能对社会直接带来巨大的效益，对专业产生开拓性的影响。但是，实践证明，撰写毕业论文是提高教学质量的重要环节，是保证出好人才的重要措施。
2.通过撰写毕业论文，提高写作水平是干部队伍“四化”建设的需要。党中央要求，为了适应现代化建设的需要，领导班子成员应当逐步实现“革命化、年轻化、知识化、专业化”。这个“四化”的要求，也包含了对干部写作能力和写作水平的要求。
3.提高大学生的写作水平是社会主义物质文明和精神文明建设的需要。在新的历史时期，无论是提高全族的科学文化水平，掌握现代科技知识和科学管理方法，还是培养社会主义新人，都要求我们的干部具有较高的写作能力。在经济建设中，作为领导人员和机关的办事人员，要写指示、通知、总结、调查报告等应用文；要写说明书、广告、解说词等说明文；还要写科学论文、经济评论等议论文。在当今信息社会中，信息对于加快经济发展速度，取得良好的经济效益发挥着愈来愈大的作用。写作是以语言文字为信号，是传达信息的方式。信息的来源、信息的收集、信息的储存、整理、传播等等都离不开写作。
论文种类：毕业论文是学术论文的一种形式，为了进一步探讨和掌握毕业论文的写作规律和特点，需要对毕业论文进行分类。由于毕业论文本身的内容和性质不同，研究领域、对象、方法、表现方式不同，因此，毕业论文就有不同的分类方法。
按内容性质和研究方法的不同可以把毕业论文分为理论性论文、实验性论文、描述性论文和设计性论文。后三种论文主要是理工科大学生可以选择的论文形式，这里不作介绍。文科大学生一般写的是理论性论文。理论性论文具体又可分成两种：一种是以纯粹的抽象理论为研究对象，研究方法是严密的理论推导和数学运算，有的也涉及实验与观测，用以验证论点的正确性。另一种是以对客观事物和现象的调查、考察所得观测资料以及有关文献资料数据为研究对象，研究方法是对有关资料进行分析、综合、概括、抽象，通过归纳、演绎、类比，提出某种新的理论和新的见解。
按议论的性质不同可以把毕业论文分为立论文和驳论文。立论性的毕业论文是指从正面阐述论证自己的观点和主张。一篇论文侧重于以立论为主，就属于立论性论文。立论文要求论点鲜明，论据充分，论证严密，以理和事实服人。驳论性毕业论文是指通过反驳别人的论点来树立自己的论点和主张。如果毕业论文侧重于以驳论为主，批驳某些错误的观点、见解、理论，就属于驳论性毕业论文。驳论文除按立论文对论点、论据、论证的要求以外，还要求针锋相对，据理力争。
按研究问题的大小不同可以把毕业论文分为宏观论文和微观论文。凡届国家全局性、带有普遍性并对局部工作有一定指导意义的论文，称为宏观论文。它研究的面比较宽广，具有较大范围的影响。反之，研究局部性、具体问题的论文，是微观论文。它对具体工作有指导意义，影响的面窄一些。
另外还有一种综合型的分类方法，即把毕业论文分为专题型、论辩型、综述型和综合型四大类：
1．专题型论文。这是分析前人研究成果的基础上，以直接论述的形式发表见解，从正面提出某学科中某一学术问题的一种论文。如本书第十二章例文中的《浅析领导者突出工作重点的方法与艺术》一文，从正面论述了突出重点的工作方法的意义、方法和原则，它表明了作者对突出工作重点方法的肯定和理解。2．论辩型论文。这是针对他人在某学科中某一学术问题的见解，凭借充分的论据，着重揭露其不足或错误之处，通过论辩形式来发表见解的一种论文。3．综述型论文。这是在归纳、总结前人或今人对某学科中某一学术问题已有研究成果的基础上，加以介绍或评论，从而发表自己见解的一种论文。4．综合型论文。这是一种将综述型和论辩型两种形式有机结合起来写成的一种论文。如《关于中国民族关系史上的几个问题》一文既介绍了研究民族关系史的现状，又提出了几个值得研究的问题。因此，它是一篇综合型的论文。
写作步骤：毕业论文是高等教育自学考试本科专业应考者完成本科阶段学业的最后一个环节，它是应考者的 总结 性独立作业，目的在于总结学习专业的成果，培养综合运用所学知识解决实际 问题 的能力。从文体而言，它也是对某一专业领域的现实问题或 理论 问题进行 科学 研究 探索的具有一定意义的论说文。完成毕业论文的撰写可以分两个步骤，即选择课题和研究课题。
首先是选择课题。选题是论文撰写成败的关键。因为，选题是毕业论文撰写的第一步，它实际上就是确定“写什么”的问题，亦即确定科学研究的方向。如果“写什么”不明确，“怎么写”就无从谈起。
教育部自学考试办公室有关对毕业论文选题的途径和要求是“为鼓励理论与工作实践结合，应考者可结合本单位或本人从事的工作提出论文题目，报主考学校审查同意后确立。也可由主考学校公布论文题目，由应考者选择。毕业论文的总体要求应与普通全日制高等学校相一致，做到通过论文写作和答辩考核，检验应考者综合运用专业知识的能力”。但不管考生是自己任意选择课题，还是在主考院校公布的指定课题中选择课题，都要坚持选择有科学价值和现实意义的、切实可行的课题。选好课题是毕业论文成功的一半。
第一、要坚持选择有科学价值和现实意义的课题。科学研究的目的是为了更好地认识世界、改造世界，以推动社会的不断进步和发展 。因此，毕业论文的选题，必须紧密结合社会主义物质文明和精神文明建设的需要，以促进科学事业发展和解决现实存在问题作为出发点和落脚点。选题要符合科学研究的正确方向，要具有新颖性，有创新、有理论价值和现实的指导意义或推动作用，一项毫无意义的研究，即使花很大的精力，表达再完善，也将没有丝毫价值。具体地说，考生可从以下三个方面来选题。首先，要从现实的弊端中选题，学习了专业知识，不能仅停留在书本上和理论上，还要下一番功夫，理论联系实际，用已掌握的专业知识，去寻找和解决工作实践中急待解决的问题。其次，要从寻找科学研究的空白处和边缘领域中选题，科学研究。还有许多没有被开垦的处女地，还有许多缺陷和空白，这些都需要填补。应考者应有独特的眼光和超前的意识去思索，去发现，去研究。最后，要从寻找前人研究的不足处和错误处选题，在前人已提出来的研究课题中，许多虽已有初步的研究成果，但随着社会的不断发展，还有待于丰富、完整和发展，这种补充性或纠正性的研究课题，也是有科学价值和现实指导意义的。
第二、要根据自己的能力选择切实可行的课题。毕业论文的写作是一种创造性劳动，不但要有考生个人的见解和主张，同时还需要具备一定的客观条件。由于考生个人的主观、客观条件都是各不相同的，因此在选题时，还应结合自己的特长、兴趣及所具备的客观条件来选题。具体地说，考生可从以下三个方面来综合考虑。首先，要有充足的资料来源。“巧妇难为无米之炊”，在缺少资料的情况下，是很难写出高质量的论文的。选择一个具有丰富资料来源的课题，对课题深入研究与开展很有帮助。其次，要有浓厚的研究兴趣，选择自己感兴趣的课题，可以激发自己研究的热情，调动自己的主动性和积极性，能够以专心、细心、恒心和耐心的积极心态去完成。最后，要能结合发挥自己的业务专长，每个考生无论能力水平高低，工作岗位如何，都有自己的业务专长，选择那些能结合自己工作、发挥自己业务专长的课题，对顺利完成课题的研究大有益处。
致 谢
这次论文的完成，不止是我自己的努力，同时也有老师的指导，同学的帮助，以及那些无私奉献的前辈，正所谓你知道的越多的时候你才发现你知道的越少，通过这次论文，我想我成长了很多，不只是磨练了我的知识厚度，也使我更加确定了我今后的目标：为今后的计算机事业奋斗。在此我要感谢我的指导老师——***老师，感谢您的指导，才让我有了今天这篇论文，您不仅是我的论文导师，也是我人生的导师，谢谢您！我还要感谢我的同学，四年的相处，虽然我未必记得住每分每秒，但是我记得每一个有你们的精彩瞬间，我相信通过大学的历练，我们都已经长大，变成一个有担当，有能力的新时代青年，感谢你们的陪伴，感谢有你们，这篇论文也有你们的功劳，我想毕业不是我们的相处的结束，它是我们更好相处的开头，祝福你们！我也要感谢父母，这是他们给我的，所有的一切；感谢母校，尽管您不以我为荣，但我一直会以我是一名农大人为荣。
通过这次毕业设计，我学习了很多新知识，也对很多以前的东西有了更深的记忆与理解。漫漫求学路，过程很快乐。我要感谢信息与管理科学学院的老师，我从他们那里学到了许多珍贵的知识和做人处事的道理，以及科学严谨的学术态度，令我受益良多。同时还要感谢学院给了我一个可以认真学习，天天向上的学习环境和机会。
即将结束*大学习生活，我感谢****大学提供了一次在**大接受教育的机会，感谢院校老师的无私教导。感谢各位老师审阅我的论文。
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系统定义
设计、仿真
快速原型
自动代码生成
现场测试
标定、测试
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