启动速度

启动速度（精选六篇）

启动速度 篇1

为了弥补这一不足, 突破传统单核启动的思维框架, 本文以一个典型的嵌入式系统为例, 对加快系统启动速度进行了研究。

1 典型的系统架构和启动过程

1 . 1 系统架构

智能通信电子产品的典型架构是以CPU ( 中央处理器) 为核心, 根据产品需求辅以内存、 硬盘、 网卡、USB串口等各种外设,如图1 所示。

系统的核心是飞思卡尔(Free Scale) 公司开发的32 位Power PC架构处理器MPC8572E[1],主频最高可达1.333 GHz芯片集成了2 个完全相同的高性能e500 内核, 每个内核各包含32 KB一级指令缓存和32 KB一级数据缓存芯片还集成了丰多彩富的内部功能模块和外设接口,包括:2 个内核共享的1 MB容量的二级缓存、2 个64 位DDR2 / DDR3 内存控制器、 1 个可编程的中断控制器、 1个安全引擎、2 个I2C总线控制器、2 个异步串口控制器、1个增强型本地总线控制器、4 个支持10/100/1 000 MB/s的以太网接口、3 个符合PCIe 1.0a标准的PCIe接口等。

CPU 、 内存、 闪存、 串口和网口组成了一个常见的最小系统,其他模块则是锦上添花。 处理器通过PCIe接口连接SATA/SAS控制器(例如LSI公司的SAS2008 芯片),再外接SATA/SAS硬盘。 实时时钟芯片(RTC) 和温度感应器通过I2C总线与处理器相连。 FPGA用于辅助CPU工作。 这个系统具有强大的处理能力和灵活的可扩展性,适合于路由器、网关等多种应用场合。 其他智能电子设备的控制系统的架构也大致如此, 只是CPU可能替换成ARM、MIPS或x86 等体现结构的处理器, 外围器件有所增减,但是总体框架和启动过程大同小异。

1 . 2 启动过程

该系统由业界常用的U-BOOT[2]引导启动。 图2 显示了多内核处理器系统中启动代码的工作流程。 上电或重启后, 内核0 根据配置引脚的设定, 选择从闪存中读取启动代码。 其他内核保持Reset状态。 内核0 依次初始化了e500 内核、 第一个串口、 一级数据缓存和指令缓存、 二级缓存、I2C总线设备、 内存。 因为初始化内存时CPU需要访问内存条上的SPD ( SPD是存储内存条规格参数的EEPROM芯片), 所以I2C总线的初始化必须在内存初始化之前完成。之所以较早地初始化串口,是为了尽早建立人机交互的环境,以方便用户判断系统启动到各个阶段的状态。然后,内核从闪存中读取FPGA配置文件并且下载到FPGA芯片中,再初始化PCIe设备、网口、SAS/SATA控制器、硬盘和文件系统。接着,内核0释放其他内核的Reset信号。

其他内核也从闪存中读取启动代码, 依次初始化e500 内核、 一级数据缓存和指令缓存, 然后通过共享内存的方式(也可以通过内部寄存器或者内核间中断等方式)通知内核0“我准备就绪了。 ”一旦内核0 发现其他内核准备就绪后, 就从硬盘中读取操作系统的镜像文件,校验正确后加载执行。 如果内核0 发现其他内核启动失败,则重新发出Reset信号,要求其他内核重复初始化的过程。

经过测试,整个系统的启动时间约9 s。 表1 列举了耗时超过0.1 s的模块,其他模块的耗时微乎其微,可以忽略不计。 从启动过程可以看出,所有的初始化任务基本上都由内核0 承担,总的启动时间是各模块初始化时间的总和。 显然,这种传统的多核启动方式没有利用多内核的优势,还停留在单核启动的框架中。

2 启动过程的改进

在多核系统中, 为了高效地利用多个核的并行工作,启动代码的设计需要从传统意义上的任务串行机制转换到任务并行机制,并且要注重多内核间的协作。 改进后的启动方案不仅充分利用了多内核的优势,将一些模块的初始化任务分配给了其他内核,而且优化了一些模块的初始化方法,建立了内核间有效的通信机制。

如何将模块分配给其他内核初始化, 分配原则之一是独立性。 如果该模块和其他模块没有相互依赖关系则可以将该模块分配给其他内核加载。 原则之二是耗时的模块尽量分配给不同的内核加载,即每个核承担模块的总耗时尽量平均,尽可能减少等待时间。 据此优化为图3 所示的启动流程。

启动过程中, 内核0 仍然扮演主力队员的角色, 首先初始化e500、 串口、 一级缓存和二级缓存, 然后只初始化一部分内存,而不是全部内存。 这一部分内存姑且称为基本内存, 即启动代码所要用到的内存, 本系统中是32 MB。 因为内存的初始化比较费时,主要时耗不在内存控制器的初始化上,而在于将所有的4 GB内存清零,所以把内存划分为一大一小两部分初始化,将容量大的那部分内存分配给其他内核初始化,有利于提升整体的启动速度。

完成内核、串口1 和基本内存的初始化之后,内核0先把启动代码从闪存复制到内存中,再释放其他内核的Reset信号。 其他内核立刻初始化e500 内核和内嵌的一级缓存,然后通知内核0“我已经准备好了。 ” 内核0 得知其他内核准备就绪了, 就开始分配其余的初始化任务。 其他内核依次初始化剩余的大部分内存,下载FPGA的配置文件, 初始化网口, 最后等待操作系统。 与此同时, 内核0 初始化PCIe设备、SAS/SATA控制器及磁盘,加载文件系统, 最后从磁盘中读入操作系统文件, 计算校验和,引导操作系统的启动。

除了改进启动流程之外, 充分利用硬件特性, 优化一些模块的初始化方法和工作机制,设计高效的内核间通信机制,也可以提升启动速度。

( 1 ) 内存初始化。 内存初始化的主要耗时动作是清零。 目前主流的处理器都集成了DMA(直接存储器访问)引擎,DMA引擎就是为了降低CPU负载而设计的。 测试发现, 与处理器直接清零内存操作比较, 采用DMA方式,速度可以提升一倍。 并且,在DMA引擎清零的同时,CPU还可以承担其他工作, 例如下载FPGA配置文件。此外,如果内存设置为交织模式,其吞吐量可以翻番,从而减少耗时,进一步提升启动速度。

(2)PCIe初始化。 PCIe[3]总线在软件上兼容PCI 、PCI-总线,PCI或者PCI-x器件可以通过PCIe桥设备连接到PCIe的总线拓扑中。 PCIe总线的拓扑结构像一颗树, 最多允许拥有256 条总线, 每条总线上最多允许32 个设备,每个设备上最多可集成8 个功能模块。 一般采用深度递归算法,从根节点出发,遍历整棵树,找到存在的有效设备并初始化。 初始化的操作就是分配总线号、设备号、 中断号和地址空间等。 其中,PCIe拓扑结构的遍历过程是比较耗时的一个操作。

实际上,对于电子产品而言,一旦电路板装配好了除了PCIe插槽上的设备未定之外, 其他PCIe设备都固定了, 是已知数, 所以对于已知设备可以省略扫描这个步骤。 它的相关信息可以存储在闪存的指定区域,启动代码直接从这个区域读取。 如果电路板上没有PCIe插槽,则整个PCIe拓扑结构的信息都可以保存在闪存中彻底省略了遍历过程,耗时微乎其微。 对于插槽上的未定设备,深度遍历的出发点可以从根节点出发改为从各个PCIe插槽出发,大幅缩小遍历范围, 从而节省了大量时间。

( 3 ) 简单高效的基于共享内存的内核间通信机制。 内核之间为了紧密配合,相互间需要传递一些命令和数据虽然有些处理器拥有特别的内核间的通信方式,例如博通公司XLR系统处理器的消息环机制[4](Message Ring)但是共享内存是一个比较通用的方法,不仅适合于内核之间, 也适合于处理器之间以及处理器与外设之间的通信可移植性较强。 基于共享内存,设计一个简单高效的通信机制,有助于内核0 与其他内核之间命令的上行下达。

因为启动过程中内核0 起主导作用, 所以在内核和其他每个内核之间都创建了一条通信通道,组成一个星形结构: 内核0 在中间, 其他内核在四周, 如图4 所示。 每条通道由收、发2 个队列组成:内核0 只能写发送队列,其他内核只能读发送队列;接收队列的操作相反内核0 只能读接收队列,其他内核只能写接收队列。

读写队列的基本单位是数据块, 即每次从队列中读取一个或多个数据块,或者往队列中写入一个或多个数据块。 数据块由序列号、 命令、 数据长度、 数据等域组成。 发送队列数据块中的序列号是偶数,而接收队列数据块的序列号是奇数,每一个发送数据块都对应一个响应的接收数据块, 它们的序列号相差1。 发送队列数据块中的数据域是与命令相关的参数,接收队列数据块中的数据域是命令的执行结果。

借助这个收发队列通信机制, 内核0 可以便捷地把初始化等任务分派给其他内核并得到反馈,有利于系统的可扩展性。 例如系统中增加了一个新器件,内核0 可以把新器件的初始化工作分配给一个比较空闲的内核,从而最大限度地减少对整个启动时间的影响。

经过启动流程的改进、模块加载和初始化方式的优化、 内核间高效通信机制的设计等工作, 系统的启动时间大约缩短了50%,达到了比较满意的结果。 目前多处理器的发展和应用如火如荼,希望本文所介绍的经验对各种体系结构的多内核处理器的启动代码设计都有所帮助。

摘要：快速启动能力是衡量产品性能的一个重要指标。针对应用越来越广泛的多内核处理器,从优化启动流程、改进模块的加载和初始化、设计内核间通信机制等方面,介绍了缩短启动时间的一些经验,特别是启动任务的分配、串行执行到并行执行的转变、内存的分阶段初始化、PCIe总线的快速初始化等技巧。实际测试表明,新策略不仅有效地缩短了启动时间,而且具有易移植、可扩展等优点。

关键词：启动,PCIe,多内核处理器

参考文献

[1]FreeScale Semiconductor.MPC8572E PowerQUICC III integrated processor hardware specifications,Rev.5[Z].2011.

[2]DENK W.The universal boot loader[EB/OL].[2013-07].http://www.denx.de/wiki/DULG/WebHome.

[3]PCISIG.PCI Express base specification,revision 3.0[Z].2008.

启动速度问题 篇2

经典问题：开机速度，开机后运行程序的速度，预读的设置问题。

这篇文章,里面有较为详细的说明.不过当时我是把ISO里设置的预读是3,而现在改为1了。～～～～～

那么我说说我的设置吧，以前的系统，我都把预读设置为3的，设置为3的效果是如何的？

首先，开机速度肯定在视觉上是慢的，因为需要转3-4圈，当然这个也和机器配置，驱动，磁盘性能有关系。

但是尽管转3-4圈，可是转完了滚动条，就立即进桌面，登陆系统，以及应用个人设置的地方一闪而过。

然后，开机后你可以立即点桌面的程序。

最后，用秒表计算设置为3和设置为其他模式的开机速度相比，实际是最快的，大约15-20秒左右。有人设置为1或者5，滚动条滚动次数是明显减少，但是有否注意到黑屏的时间长了，登陆系统，以及应用个人设置的启动框都停留的时间长了呢？

其他影响开机速度的原因还有： 硬盘是否为主盘。

SATA硬盘必须接到STAT1口，硬盘跳线跳为主盘。是否接有两块硬盘。是否接有光驱。

这些也会影响开机速度，不要以为把数据线接好开机了，设置下注册表就可以开机加速。电脑就是个整体，需要搞的东西多了去了。

所以，今天推荐大家把预读设置为3，尤其是现在的记费软件功能越来越强大，必然会造成启动记费软件速度慢一类的问题，如果你把预读设置为3的话，那么他开机运行之后，就会在

%windir%Prefetch产生预读文件的。文件命名规则基本是，程序名称+随即英文和数字.pf文件。

因为客户机都要装还原的，那么预读文件的增加就在你装上还原时停止了。所以预读文件不会造成所谓的垃圾文件，就算他是垃圾文件，但是对于日后系统使用的手感，也会有所改善。

以前我就说过，为什么系统使用一段时间后，反而感觉比刚装好时用着舒服，我感觉原理和预读一样，因为你经常运行的东西，都在注册表里，留下了“地图”等他下次运行时，就不需要再去自己寻找需要运行的程序，而是可以根据注册表来调用，那么有了捷径，运行速度自然就会加快了。关于预读的注册表解释：

设置为为“0”，即为取消预读功能； 设置为“1”，系统将只预读应用程序；

设置为“2”，系统将只预读Windows系统文件；

设置为“3”，系统将预读Windows系统文件和应用程序。

但是有人也设置为5，开机滚动条有时转1圈，有时转N圈，具体原因不明。

修改办法：[HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetControlSession ManagerMemory ManagementPrefetchParameters] “VideoInitTime”=dword:000001e4 “EnablePrefetcher”=dword:00000003 ～～～～～

2.硬盘接口.IDE硬盘肯定要接为主板,SATA硬盘尽量接到1口或2口,有人说接到1口可能会影响到网刻速度,虽然未证实,但是避免惹麻烦,那就接到2口好了.3.系统做好后,尽量不要带光驱启动.因为我做的系统是精简安装版,需要用到光驱,所以系统安装好,第一次启动好后,要关机,然后把光驱拔掉,再开机进行其他操作,虽然这点影响不大,但是发现有时是有影响的.4.硬盘要确定没问题.没问题的条件不一定是能用,也许能用,但是硬盘上慢道多,启动速度也是上不来的,所以建议做母盘时,自己准备一块硬盘,这样新里有底.二.影响滚动条,黑屏阶段之后的欢迎画面等待时间的因素.1.预读设置.在有些情况下,预读设置就可以直接搞定欢迎画面等待时间,70%情况下,预读为1黑屏阶段,欢迎画面阶段的等待时间都会很久.预读为3,等待时间就会非常短,甚至会一闪而过,也就是说,黑屏完了直接显示桌面.2.上面事例提到的Shell Hardware Detection服务设置.对于这个服务微软说明是“为自动播放硬件事件提供通知。”根据当时LZ我们争论的结论是这个服务应该与USB设备,或者添加新硬件后,搜索驱动的速度,但是并没有实例证明,但是这个服务与启动速度有关却有实事证明.在绝大多数情况下,禁用此服务,会缩短欢迎画面阶段的等待时间,但是有时又必须把此服务设置为自动才会缩短欢迎画面阶段的等待时间,这个就需要根据自己的实际情况来判断了.3.控制预读是否起作用的“Task Scheduler”服务.说到这里估计一大批人都会骂老楚SB,为什么?因为此服务微软的服务说明写的清清楚楚,这个服务就只是计划任务而已.说明内容如下“使用户能在此计算机上配置和制定自动任务的日程。如果此服务被终止，这些任务将无法在日程时间里运行。如果此服务被禁用，任何依赖它的服务将无法启动。” 那么我们换个角度来思考,XP启动过程需要预读的东西就是系统启动时的任务,那么这个设置就直接关系到预读是否有作用,也直接关系到启动速度.OK.根据3个事例,6个因素,我要进行具体设置说明了。其实是很简单的，如果你能看明白,并且理解上面我所说的,那么下面的做法你也就理解了.调试部分:

1.要想启动快,就要有个好的系统ISO,不懂ISO是什么请百度.当然GHOST版也可以.而这个母盘最主要的因素就是原版安装用起来很流畅,尽量是没被修改过的,当然修改过的默认装好后也很流畅,那也OK.同时最好是在256内存.垃圾配置上测试安装的纯净系统.然后你在通过各种方式,包括精简,封装等方式把ISO的预读的默认设置改为“禁止” 至于为什么这么做大概有2个原因.其一就是对于一些根本不懂的人来说,你的系统默认安装好启动速度很快.其二就是预读功能默认禁止的话,刚装好的系统就是没有预读功能,同时也不会有垃圾注册表,对后期的优化也会非常敏感.2.系统装好后,关机,把光驱以及一些存储设备断掉.同时不要做任何设置操作,做一个纯净的景象文件备份好.然后进行装驱动,以及播放器,记费,游戏软件的安装,并把所有该运行的软件都设置为自动运行,比如PUBWIN啦,游戏管理软件啦,都设置为开机运行.但是千万不要修改服务.然后再做个备份.其实在这个过程中,你会发现系统启动速度并不快.PF占用也很高.但是都不要理会,继续做,别担心~

3.所有软件都装好了,备份也做好了.OK.开始调整启动速度.首先首先把服务优化好,重启,然后进入注册表,开启预读,因为系统装好默认是禁止预读的,现在需要开启.复制内容到剪切板程序代码

[HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetControlSession ManagerMemory ManagementPrefetchParameters] “EnablePrefetcher”=dword:00000003

把“EnablePrefetcher”=dword:00000003的值改为3,因为我遇到的大多数系统都是改为3黑屏时间最短,滚动条滚动次数为3-5次.然后进入服务管理,把Task Scheduler服务设置为自动并在服务上点右键,重启服务.这时你会发现,在没重启的情况下,在系统默认禁止预读的情况下C:Windows目录下会多出一个Prefetch文件夹,也就是预读文件存放的位置.也就是说,从此刻开始,预读已经生效了.OK.重启机器.第一次重起不会有明显变化,进系统后在CMD下输入下gpupdate /force刷新下住策略.然后再重启,正常情况下这次启动滚动条圈数已经会有变化了.有什么变化呢?那就是滚动圈数增加.因为关闭预读时,基本上滚动圈数都在3圈以内的.当预读生效后会增加至3-5圈,甚至6圈.但是你会发现黑屏时间,已经欢迎画面时间会很短,基本上可以说是一闪而过了.通常欢迎画面的显示时间会稍微长点,经典登陆界面相对时间要短,但是也就是1秒的差距,可以接受的.如果此时你的系统已经可以达到我说的情况,也就是滚动3-5圈,直接进桌面,那么恭喜你,你很顺利.此时先进入C:WINDOWSPrefetch看看预读文件有多少,如果只有2-5个,那就不用管了,基本上会预读“MMC.EXE-随机数字+字母.pf”,“NTOSBOOT-随机数字+字母.pf”,“WINLOGON.EXE-随机数字+字母.pf”,“SVCHOST.EXE-随机数字+字母.pf”这么几个文件,如果只有这些就不用管了,如果说预读文件夹还有其他预读文件的话,比如pubwinclient.exe的预读文件,建议删除,因为预读文件也可能会导致这些程序内存不能为读的,但是上面提到的文件不会出现内存不能为读的情况,具体原因未知, 然后进入服务管理.把“Task Scheduler”服务设置为禁用,并停止该服务,重启,重启后应该状态就被保存了,尽管注册表里开着预读,但是也不会再产生垃圾预读文件了.到这里,启动速度也就优化好了,但是如果照这么做了,不管用怎么办??? 最常见的就是滚动条圈数确定,但是欢迎画面那里等待时间还是很久那么好,这就需要调整Shell Hardware Detection服务了,首先把Task Scheduler设置为自动并启动,然后再把Shell Hardware Detection服务设置为自动并启动,然后在Task Scheduler服务上右键,重新启动服务,目的是为了刷新预读状态,再重启,重启几次后如果欢迎画面等待还很久,那好,把Shell Hardware Detection服务停用再禁止掉,重启几次,通常会发现欢迎画面信息时间已经是一闪而过了..如果还不一闪而过怎么办?那就继续根据调试部分的要求,重复上面加粗加红的部分重复.一直到成功为止,通常顺利的情况下,这些操作完成大概3-5分钟就OK了,如果不顺利,搞几个小时也是有可能的,所以不要说老楚说的没作用,是误导,而是系统还没把你折磨舒服,等它把你折磨舒服了,他自然就会快速启动了.看到这里可能很多人都蒙了,那老楚也没办法,我花了近2年多研究的结晶,就是在这么麻烦的条件下试验出来了,这也就是为同一个系统,我做快,你做就慢的原因,但是我基本上都是用自己做的系统来采取以上优化设置,可以达到我说的效果,但是别人的系统我没用够,无论是深度,雨林木风,诺得尔,绿茶的系统,我都没测试过，如果大家感觉有什么疑问,可以跟贴提问,但是希望尽量去自己研究,根据我文内说到的具体事例,具体要求来实践!下面附带一份我做好的系统服务设置图.启动加速,一般是要开启启动文件预读的,xp相对于2000/NT,正是因为这个才启动较快的.需要设置预读设置(注册表),开启计划任务服务,并反复重启3,4次,然后检查系统预读文件目录(C:WINDOWSPrefetch)是否生成启动加速文件(NTOSBOOT-B00DFAAD.pf).预读设置,改注册表,网上有很多介绍的,你也自己找找.我一般都用软件改的,其实也就一个注册表键值的,不过,也许,你会想切换几种模式的那么可以试试下面的软件的: Windows XP Prefetch Clean And Control: http:///download.php?det=2495

clean..是清理预读文件,也许你开启了应用程序预读,并且系统运行了很久或是别人系统复制来的,可能会有很多过时的预读文件(.pf),可以清理下的.下面四种选项是: 禁止预读

仅预读应用程序

仅预读启动文件(推荐)预读程序和启动文件(默认)set..设置

设置好后,你需要在管理,服务中启动计划任务(task..)服务,并设置为自动,然后,运行复制内容到剪贴板代码: Rundll32.exe advapi32.dll,ProcessIdleTasks,再反复重启几次,看看是否生成了启动预读文件.另外,如果你更新了系统驱动,正常来说,也应检查下启动预读文件是否正常的 很多时侯,不能生成Layout.ini或NTOSBOOT-B00DFAAD.pf文件,基本上就是因为你优化系统后禁止了计划任务服务的.参见微软官方说明: Windows XP 上的基準測試

http:///taiwan/whdc/system/sysperf/benchmark.mspx

Benchmarking on Windows XP http:///whdc/system/sysperf/benchmark.mspx 其实是一样的内容,繁体的翻译,不过,我记得好象没有中文的翻译的.关键在这:引用:

...閒置工作的排程：ProcessIdleTask API 每三天就會完成一次的檔案配置最佳化，是當系統被認為閒置時所會運載的工作的例子之一。系統還原以及其他 Windows XP 的功能也嘗試將某些工作暫緩執行直到系統不被判定為閒置的狀況。還有其他某些只會於設定後執行一次的工作項目在閒置工作排程架構的狀況下運作。

所有的 “閒置工作” 都可以由 ProcessIdleTasks 這個 advapi32.dll 中的系統 API 所操作。API 唯一的目的就是允許基準測試以一個簡單的方式來強制任何未解決的閒置工作能被立即執行，而不必等上一段很長的時間。API ProcessIdleTasks 能夠以下列任一方式被呼叫，從命令列或是由程式同步進行。要由命令列呼叫 ProcessIdleTasks，使用此語法： Rundll32.exe advapi32.dll,ProcessIdleTasks 由命令列被呼叫的時，ProcessIdleTasks 工作會在背景同時被完成。這會花上 10 至 15 分鐘的時間來完成閒置工作。工作管理員將會報告執行的進度，而且磁碟在這個時間可能會有所動作。

产品设计创新，决定市场启动速度 篇3

产品选项：三个‘准’字

产品选项是企业战略中非常重要的一步，对于中小企业来说甚至是涉及企业生死存亡的大事。产品选项单纯从市场角度讲要讲究三个“准”字：第一，对产品所属行业市场现状特点的把握要“准”；第二，对消费者需求心理特点把握要“准”；第三，对产品所属行业的未来市场发展趋势的把握要“准”。产品选项的三个“准”字就是三股“力”，是产品在市场向前发展的直接推动力。

通过对产品所属行业现状的分析，寻找到市场机会和市场切入点，力求以巧破开市场；通过对产品所属行业未来发展趋势的分析，能够宏观上把握住产品现在与未来的整体市场策略方向，微观上把握住全国各个区域市场的细分策略，从而决定产品的全国市场启动速度；通过对消费者消费心理特点的分析，制定出有针对性的行之有效的传播策略，直接决定产品在市场上的动销速度。

产品选项是产品设计至关重要的第一步，选项选好了，后面的市场工作就能捋顺，就能保证不出市场战略方向上的错误；如果选错了，则后面的工作做的再好，也只能是朝着错误的方向高歌猛进，后果不堪设想。

产品概念：三个‘性’字

一旦产品选项确定，接下来最重要的是进行“产品概念”设计，即一定要先有概念后有产品设计，实现“概念产品化”。根据市场综合分析，制定出“产品概念”，一般要符合三个原则：第一，可识别性；第二，差异化个性；第三，攻击性。可识别性即产品概念要能看得见，要在产品形态设计、产品名字设计、产品包装设计上予以体现，能被感知，在此基础上还要与同类竞品相区隔，彰显出产品的独特个性，另外还要是消费者内心强烈需要的表达。

产品概念与产品定位是孪生的，产品概念反映出产品的定位，产品概念首先在产品各项设计中予以表达，并在营销传播中被经销商和消费者所认知和感受。产品名称设计、产品形态设计、产品包装设计为产品概念所衍生；营销传播策略要表达出产品概念，同时又为产品概念所决定。最终做到概念产品化设计和传播概念化宣传，让产品、概念、传播浑然天成。由于产品概念天生具有差异化个性，从而使产品本身具有较强的差异化竞争力，再通过传播让消费者感受到的是一个全新的个性化产品，更加具有市场杀伤力，其市场启动速度远远高于仅具有空洞概念的同质化产品。

产品名字：四个‘力’字

产品名字是营销传播的第一步，必须要设计好。好产品名字的设计要满足四个“要有”原则：一要有“传播力”，即产品名字读起来要朗朗上口，要好记，容易传播，如“娃哈哈”；二要有“个性魅力”，要能反映出产品设计独特的差异化个性，能反映出产品的内涵，如“酷儿”；三要有“积极引导力”，要能使消费者产生美好的联想，对产品能够产生向往，如“农夫果园”、“脑白金”；四要有“穿透力”，读起来要音仄铿锵有力，每个字的读音最好不要出现平声，三声、四声为最佳，如“太太”、“旺旺”。

产品名字的设计并不拘泥于同时满足以上四个原则，主要根据产品本身特性而定。一个好的产品名字在终端能与消费者达成很好的沟通；在广告宣传中能得到快速的传播，能被更多的消费者记住产品，从而在整体营销策略的共同推动下，迅速使产品动销。产品名字是第一广告语，是免费的广告宣传，是营销传播的第一步，所以营销传播要从产品名字设计开始做起。

产品包装：三个‘感’字

包装是产品的第一张脸，好比女人美要美在脸上一样。包装设计出色，就能在终端抓眼球，就能在一堆竞品中跳出来，增加被选择购买率，尤其是女性产品。

优秀包装市场化设计要具备“三感”原则，即：看上去要有价值感，摸起来要有手感，使用后要有满足感。包装设计要能够在反映出产品独特个性的同时，赋予消费者视觉上的高价值享受，使其产生美好的联想和向往；消费者在被吸引后会拿起包装反复观摩，包装此时给消费者的微妙触感会给产品加分，对促使消费者达成购买决定起着非常重要的作用。消费者购买产品后经过使用，如果产品功效与产品概念宣传相符，则会有一种满足感。精到的包装设计对于品牌形象的塑造起发挥着非常重要的作用。

产品形态：决定性因素

产品形态设计是产品市场化设计最难的一个环节，因为产品形态是消费者感受最真实的一面，对产品能否快速达成二次回头购买起着决定性的作用。真正好的产品形态市场化设计具有一个非常重要的特征：几乎不增加产品的原始生产成本。

优秀的产品形态市场化设计要满足以下三个方面的基本要求：第一，要具有组合创新性，要与竞争对手形成区隔，减少市场进入阻力，如农夫果园的三种水果组合，其生产成本与单一水果汁的原始生产成本相比几乎没有增加；第二，要更加人性化，要体贴消费者，赢得他们的偏好，能够解决消费者的生活障碍，如感冒药白加黑，解决了人们吃感冒白天会瞌睡的困扰，短短3个月登上市场亚军宝座，创造了一个市场奇迹；第三，要能给消费者更多的附加值感受，实现多个拳头打市场，如脑白金的口服液和胶囊的创新组合，不仅能够与竞争对手相区隔，而且一个产品兼具润畅通便、诱导睡眠两大功效，给消费者超值的享受。另外，企业在进行产品形态设计的时候必须抱有 “全心全意为人民服务”的精神，要有扎实的市场调研工作为基础，要仔细研究消费者的微妙消费心理，只有这样，才能设计好产品，才能实现产品设计市场化。

启动速度 篇4

工业现场经常会遇到自由旋转状态下的电机启动问题。如处于坡道滑行中的电气车辆,其滑行速度甚至可能超过额定速度,大型通风设备因风道残存风量可能造成电机自由逆转,大惯量负载遇到突然停电自由旋转时间可长达几十min。此类应用场合均涉及对旋转(甚至逆转)电机的启动问题。常规的直接启动势必因当前电机速度处于未知状态,若直接启动电机,会因电机可能处于较大的转差状态而使启动失败(过电流保护),为此转速跟踪再启动是考核逆变器性能的一个重要指标。无速度传感器矢量控制虽然考虑到了电机的动态模型并通过内部电流调节器(转矩电流调节及磁场电流调节)实现电流限制,但对自由旋转的电机,数学模型中初值的无法确定往往造成系统控制模型不收敛,进而无法实现正常启动。

对于普通V/f控制而言,简单的启动方式基本上不能解决此类问题。国内外学者多年来对转速跟踪进行了深入的探索[1,2],文献[1]提出的无电跨越方法利用电机动能反发电原理克服瞬间掉电,但对自由旋转电机的再启动显然不能适用。文献[2]实现了对电机速度辨识,解决了瞬时停电再启动,但未提及逆向速度搜索问题。此外,对于无速度传感器矢量控制模式下跟踪再启动的实施方法未见具体报道。国外品牌产品如西门子及安川变频器所采用再启动方法均为速度搜索方式,而有关其实施方法的具体细则很难从其技术资料上得到,但这也从侧面反应速度搜索方法已成为解决飞车启动的大趋势。

本文综合了各家之长并参照了国外现有品牌产品的相关功能,尝试了一种初始搜索频率可高于电机额定频率的双向速度搜索模式,并结合典型的V/f控制和矢量控制模式对速度搜索再启动所涉及的几个边缘问题进行了探讨,并结合低压两电平、中压三电平和级联式多电平逆变器的几种拓扑形式进行了大量试验,试验结果证实了该方法在系列产品上所表现出的高稳定性及高可靠性。

所谓转速跟踪启动的实质是如何使无速度传感器前提下辨识旋转电机转子转速,并在该速度点将电机平滑过渡到常规的工作模式。由异步电机理论可知,自由旋转电机转子剩磁消耗殆尽以后,定子几乎不存在感应电压,很难依此获取感应电机的速度信息。故欲辨识处于自由(随机)运转过程中电机转速需对定子施加一定强度的预激励。电机理论还表明:当定子激励频率远远偏离转子旋转速度所对应的频率时,电机定子电流对转差频率敏感性已经不大,此时定子电流主要由定子电压幅值与定子频率的比值决定。利用这一特性我们不妨采用较低斜率的压—频特性激励电机,使之建立“弱性气隙磁场”,以达到限制定子电流的目的。

磁场达到相对的稳态之后,再以扫频的形式给定子施加搜索电压。扫频过程中实时观测定子电压电流的相位角或功率因数,当功率因数接近“零点”时,此时定子的激励频率也即为当前的转子的同步频率。搜索到同步频率以后再利用滤波器将当前的弱定子电压—频率特性过渡到额定电压-频率特性,从而完成整个速度搜索并实施电机启动。

本方案采用从某一较高频率(可高于电机额定转速)开始向最低频率进行搜索,若该方向搜索不到同步速度再转为逆向搜索,以确保扫频区域覆盖电机可能存在的转速区域。因电机参数差异,速度搜索期间激磁给定可能存在分散性。过小的磁场激励会因定子电流幅值过小,而造成同步点辨识出现较大误差;过大的激磁可能造成过电流,从而使得搜索失败。为此,需增设搜索电流限制调节器。即当搜索电流超过设定值,电流调节器会自动调整搜索电压使定子扫频电流维持限定值。

2 基本原理

2.1 速度搜索压频特性

异步电机等效电路如图1所示。若扫频过程采用从最高频率(额定频率)向下进行,则电机在开始扫描时转差最大(s≈1),此时电机模型可近似为图2所示的等效电路。而此时电机的等效阻抗最小。

由于电机定子、转子漏感远小于电机的激磁电感Lm,故大转差下电机的近似模型还可等效为电机总漏感,即定子与转子漏感之和。相应的定子电流幅值为

${\rm I}{}_{\text{s}}\approx \frac{V{}_{\text{s}}}{\omega L{}_{\sigma }}(1)$

式中:Lσ为总漏感,Lσ=Lσs+Lσr。

而电机空载电流近似激磁电流为

${\rm I}{}_0=\frac{V{}_{\text{s}}}{\omega L{}_{\text{m}}}(2)$

电机空载电流(近似额定激磁电流)约占电机额定电流的20%～50%,电机总漏感约占激磁电感Lm的比例在2%～5%之间。如果直接对电机定子施加额定电压,此时电机相当于转子短路,其定子电流可达到5～10倍额定电流。因此频率搜索必须在降压(低斜率压频特性)条件下进行。实验表明,对于100 kW以内的异步电机,取额定压频特性斜率的15%左右,扫频过程电机电流不会超过额定电流。对更大容量电机,搜索额定压频特性斜率应适当减低。考虑到逆变器数字电流采样的分辨率,在不产生过电流的原则下尽量提升扫频电流会提高同步速度辨识的可靠性。

2.2 速度搜索的一般方法

为避免在速度搜索过程中可能出现的逆变器直流母线过电压,本方案采用从最高频率向最低频率扫描方式进行速度搜索。搜索过程中逆变器实时监控电机功率因数,一旦发现功率因数极性发生突变则记录当前的搜索频率,该频率即电机转子对应的同步频率(速度)。由于逆变器均设有电流传感器,而逆变器输出电压为控制系统所已知的变量,因此功率因数角可通过逆变器输出电流矢量向定子电压矢量定向方法得到[1]。

图3给出本文所采用方案速度搜索过程中电机电压、频率及功率因数的一般规律。其中f0为初始搜索频率,该频率可高于电机额定频率;fr为电机转子频率,即待辨识的电机同步频率;fg为当前目标设定频率(速度);V0为速度搜索初始电压,一般取额定电压的20%左右;k为电机额定V/f曲线的斜率,k0为速度搜索所采用压频曲线的斜率,通常k0小于k1;cos φ为电机功率因数。

由于同步搜索模型是建立在电机稳态模型下进行的,因此为确保同步频率判断条件的稳定性,速度搜索前需增设一定的初始化时间使电机建立相对的稳态,如图3中t0～t2时间,其中t0～t1为搜索电压建立的软启动时间或称第1软启动时间,t1～t2为初始状态保持时间。增设第1软启动时间目的是在逆变器与冷态电机间建立平滑链接,保持时间是为了使逆变器在搜索前进入相对稳定的状态,整个初始化时间以略大于电机转子时间常数为佳。t2～t3为向下频率搜索过程并在t3点功率因数发生极性变化,此时对应的搜索频率即为电机同步频率。t3～t4为同步点升压过程,其目的是使将速度搜索过程中的减低V/f曲线过渡到额定V/f曲线,此过程也称为第2升压过程。第2升压时间完成了由搜索模式向常规模式的过渡。t4～t6是进入常规模式后电机由同步频率向目标给定频率的动态加速(或减速)过程。

2.3 速度搜索下限频率

电机低频段受定子电阻影响,cos φ的识别误差较大,因此速度搜索必须考虑下限频率。当搜索频率低于下限频率可认为电机处于静止,并终止速度搜索,同时将启动模式直接转为常规模式。

2.4 不同控制模式下速度搜索再启动的方法

2.4.1 V/f方式

扫频找到同步速度后,逆变器输出维持当前同步频率,并用数字滤波器将当前搜索电压与额定V/f曲线对应的电压进行连接,以达到平滑过渡,完成搜索及跟踪过程,并使电机过渡到额定工况。

2.4.2 无速度传感器矢量控制

无速度传感器模式下若采用直接强迫初始化调节器的方法启动旋转电机常常会因为电机模型的不收敛而造成启动失败。因此,采用速度搜索模式使电机模型建立初始状态显得尤为重要。速度搜索方式仍在V/f模式下进行,并同时启动无速度传感器矢量控制的模型计算,待速度搜索找到同步速度以后将无速度传感器矢量控制模型的速度给定积分器按已搜索到的同步速度初始化,并将速度调节器和转矩电流调节器输出清零,而激磁电流调节器输出则按搜索到同步速度瞬间的电压指令分量(Vβ)进行初始化,以实现V/f控制与无速度传感器矢量控制的衔接。衔接完毕后还需矢量控制的励磁恢复时间,此时的做法是将转矩电流给定清零,并开放激磁调节器,待激磁电流调节器趋于稳定后再将转矩电流给定经滤波器恢复与速度调节器输出对接,即过渡到正常双闭环模式,实现整个再启动过程。

2.4.3 有速度传感器矢量控制

有速度传感器因为逆变器已知电机的速度信息,故不需要进行速度搜索。启动前只需将转矩电流调节器及激磁电流调节分别清零,并将速度给定积分器输出按当前电机的实际反馈速度初始化即可实现平滑再启动。

2.5 双向速度搜索软件实施

该速度搜索模块在方圆公司28xx-c语言软件公共平台上实现,该软件平台涵盖两电平、三电平、级联式多电平逆变器结构,以确保系列产品的基本性能的一致性。软件实施逻辑框图如图4所示。程序设计考虑了搜索频率、搜索电压、各时间记数器的初始化、内嵌两级软过渡(软启动),正反两个方向的速度搜索、搜索失败等逻辑。

3 实验及结论

以下给出了3种典型拓扑结构下的速度搜索试验。试验波形由泰克DPO3203数字存储示波器采集,上部窗口给出整个速度搜索再启动的宏观过程,下部窗口给出由同步速度向常规模式过渡的波形细节。图5～图7分别给出了5.5 kW两电平、三电平和9电平级联式3种试验样机上的测试结果。

图5为两电平逆变器V/f模式下5.5 kW试验电机的双向速度搜索实验波形。可见,速度搜索期间,电机最大电流仅略大于电机空载电流,且各区段电流连接平滑。

图6给出了中点嵌位式三电平逆变器拖动5.5 kW电机在无速度传感器模式下的双向速度搜索输出电压及电流波形。因矢量控制需要第2软启动时间,因此速度搜索找到同步速度后几乎在一个基波周期内(如20 ms)完成电机模型收敛并进入常规模式,电流冲击很小。

图7为级联9电平10 kV,500 kW高压变频机组上V/f控制模式下速度搜索再启动的试验结果。可见整个启动过程电流波形非常平稳。

经过在方圆28xx软件平台所覆盖的低压两电平(380 V级)、中压三电平(1 500 V级)和级联式高压多电平系列变频器典型负载试验可知,该速度搜索再启动方式解决了任意随机旋转状态中的电机启动问题。不仅适合于无速度传感器条件下的V/f控制模式,同样适合无传感器矢量控制模式。

参考文献

[1]Joachim Holtz.Controlled AC Drives with Ride-through Capability at Power Interruption[J].IEEE Trans.Ini.App.,1994,30(5):1275-1283.

影响电脑启动速度的原因及对策 篇5

电脑中CPU的处理速度在摩尔定律这根魔棒的指挥下突飞猛进，然而我们发现电脑的启动速度却未有进步，从按开机按钮到WinXP任务栏右边的图标全部显示出来，一般要40秒以上。这与电视机一按开关就能听到声音、看到图像相比，真是相形见绌。

一、影响启动速度的硬件因素

笔者通过实践，发现影响电脑启动速度的主要配件是主板和硬盘，而与CPU关系不大。也就是说在其他条件相同的情况下，价格昂贵的奔腾4电脑与廉价的赛扬4的启动速度是一样的。

主板是各种电脑配件的“基地”，在开机时要做的工作很多，比如自检、搜索各种端口、各种外接设备。因此减少自检时间、减少外接设备、提高效率才能提高启动速度。如果电脑连接了扫描仪、USB硬盘等外设，就可能降低系统的启动速度。建议大家在需要用到这些外设时才连接上，USB设备可以在启动后连接。

网卡若设置不当，会明显减缓系统启动速度。如果你的电脑用不着网卡，那就直接将PCI网卡拔掉，集成网卡可以通过BIOS屏蔽掉，以免影响启动速度。很多主板对集成网卡的检测远快于独立网卡，这也是一些电脑启动后“假死”，过了一分多钟才能正常上网的原因之一。

为了减少开机自检时间，某些主板厂商会做一些特殊设计，最大能使BIOS自检时间缩短至5秒。我们可以按自己的需要选择不同的主板厂商，而不是一味地听从经销商的推荐。

除了开机自检外，电脑启动的时间主要用在从硬盘读取系统文件。硬盘的工作是通过移动磁头读写高速旋转的盘片上的数据。那么盘片转速越高，单位时间内磁头读到的数据就会越多，对系统启动非常有利。另外，寻道时间快、缓存大的硬盘也能明显提升启动时间。资金充裕的购机者或DIY们可以考虑西数的“猛禽”系列硬盘，资金紧张或普通用户可选择经常获性能奖的日立大缓存硬盘。

电脑是“软硬兼施”的高科技产品，配件设置与系统优化也是启动提速不可缺少的武器。

二、配件的设置与优化

1.主板的BIOS优化设置

关闭多余的IDE通道、USB设备等硬件，可用“None”屏蔽掉。用“IDE HDD AUTO DETECTION”自动检测硬盘。不进行内存检测，把各项cache打开，进入“Advanced CMOS Setup”，将“Quick Boot”设为“Enable”，可不检测1MB以上的内存。

“IDE 0 Master/Slave PIO/DMA Mode,IDE 1 Master/Slave PIO/DMA Mode”硬盘顺序（模式）全部设为“Auto”。

进入“Advanced BIOS Features”选项，将光标移到“First Boot Device”选项，选“HDD-0”直接从硬盘启动，这样启动就快上好几秒。将光标移到“Quick Power On Self Test”（快速开机自检）设为“Enabled”。对于“Boot UP Floppy Seek”（开机自检软驱）设为“Disabled”。对于内存品质好的内存条建议在“SDRAM CAS Latency”选项中设置为“2”。

小提示：对于一项效果相同的设置，在不同的主板BIOS中其英文名称可能不一样。

2.网卡设置

在进入操作系统时，系统会进行网卡IP地址的搜索。如果网卡的IP地址设置为自动获取，则系统会在网络中搜索DHCP服务器以获得IP地址，无形中就会延长启动时间。若不是必要的情况，最好将网卡的IP地址进行指定(尤其是局域网中的客户机)。

3．开启硬盘的DMA传输方式

在桌面右击“我的电脑→属性→硬件→设备管理器→IDE ATA/ATAPI控制器→找到硬盘所在的IDE通道→属性→高级设置”，打开硬盘DMA的传送方式以加快数据读写速度。Win98与WinME的设置基本相同，只需在DMA选项前打钩。

4．给BIOS ROM瘦身

主板BIOS ROM中有一些文件是我们用不上的，可以用CBROM、AwardFlash等BIOS编辑工具去除。注意：这是有一定危险的操作，菜鸟还是不动为好。

三、Windows系统优化

1．去除多余的自启动程序

这是见效很明显的方法。点击“开始”→“运行”，在出现的对话框中输入“msconfig”，然后点击“确定”，就会调出“系统配置实用程序”（只限于Win98和WinXP系统，Win2000用户需要拷贝MSCONFIG.EXE到系统文件夹下使用或使用后文讲述的注册表编辑方法）。

点击其中的“启动”标签，将不需要自动启动的程序前面的“√”去掉就可以了。一般只需留下ctfmon(输入法图标)、systemtray(音量图标)以及杀毒程序。笔者的电脑只留下“ctfmon”这一项，如此可将启动时间缩短10秒左右。

2．优化组件的系统属性(Win98/WinME)

右击“我的电脑”，选择“属性→性能→文件系统”，选择“软盘”，去掉“每次启动电脑时搜索新的软盘驱动器”；选择“硬盘”，将“主要用途”改为“网络服务器”，“预读式优化”调至全速；选择“CD-ROM”，缓存调至最大，选“四倍或更高速”。

3．修改IDE通道控制（WinXP）

右击我的电脑→属性→硬件→设备管理器→展开“IDE ATA/ATAP控制器”，双击“次要IDE通道”选项，在弹出的对话框中选择“高级设置”选项卡，在“设备0”与“设备1”中的“设备类型”中，将原来的“自动检测”改为“无”，“确定”后退出。“主要IDE通道”的修改方法也相同。重启后，滚动条滚动的时间会明显减少。

4．使用BootVis软件提升启动速度

BootVis是微软公司专为WinXP开发的启动加速软件，使用比较安全，能明显提高启动速度。因篇幅关系，这里就不介绍具体使用方法了，有兴趣的朋友可查看其帮助文件。

5．去除华丽臃肿的外观

去掉“墙纸”、“屏幕保护”，删除多余的桌面图标。如果是WinXP，还可右击“我的电脑”，选择“属性→高级”，在“性能”项目单击“设置”，选中“调整为最佳性能”。

启动速度 篇6

直接转矩控制自上世纪八十年代Depenbr-ock提出以来, 由于其简单的结构和良好的动态性能, 已经被广泛应用于各种交流传动系统中。直接转矩控制根据估计的磁链和转矩, 选择合适的电压矢量用于直接控制转矩的大小。相比矢量控制, 它只需利用定子电阻来估计磁链, 对电机参数的依赖性减小了, 且不用进行复杂的坐标变换, 转矩和磁链的动态性能较好。交流传动系统中速度传感器的存在会提高成本及复杂程度, 尤其高速运行时, 速度传感器的故障率较高。因此采用无速度传感器控制可以简化系统, 提高系统可靠性并降低成本。

文献1和文献2针对无速度传感器控制系统带速重投问题进行了研究, 主要研究为转速估计问题, 若重投入时转速观测误差太大, 则可能导致励磁失败。在带速重启动过程中, 断电之后, 异步电机定子侧会留有残压, 若逆变器重启动时输出的电压与残压的相位差为180°, 则将产生较大的冲击电流和转矩, 该冲击也可能造成重启动失败, 乃至损坏电机。针对定子侧残压问题, 文章在异步电机直接转矩控制系统的基础上, 分析了系统断电后电机定子侧产生的残压, 提出一种结合残余电压相位校正和电流滞环的混合重启动策略, 控制重启动时逆变器输出电压与残压的相位之差在合适范围之内, 减小冲击。

1基于MARS的全维速度观测方案

基于MARS的速度观测器具有良好的实用性, 其优点在于结构相对简单, 稳定性较好, 且与降维观测器相比, 全维观测器具有鲁棒性强、低速特性好等优点, 因此采用基于MARS的全维速度估算方法, 建立异步电机无速度传感器DTC系统。

选取两相静止坐标系为参考坐标系, 异步电机数学模型可由以下四阶状态方程描述:

式中:is和us分别为定子电流和电压, Ψr为转子侧磁链, Rs和Rr分别为定子电阻和转子电阻, Ls和Lr分别为定子和转子电感, Lm为互感, σ为漏感系数, τr为转子时间常数。

设计全维状态观测器:

由磁链观测器极点正比于原系统极点方法求取合适的增益矩阵G, 使得式 (6) 的第一部分 (A+GC) T+ (A+GC) <0, 则观测器是稳定的。为加快转速辨识的收敛速度和提高辨识精度, 采用PI自适应率, 转速自适应辨识算法为:

2带速重投中的残压研究

逆变器交流侧出现瞬时断电时, 上述速度辨识方案中所用到的状态参量都在向零衰减, 此时速度辨识获得的速度观测值误差太大。转速在负载转矩的作用下逐渐减小, 如果在重投时刻估计的转速与实际的转速相差过大, 重投时将无法成功励磁, 导致整个传动系统运行失败。文献1针对此问题进行了详细的研究, 提出一种在断电后采用自寻优模糊搜索的方法来辨识断电后的电机转速, 可以有效的减小重投时刻辨识速度和真实速度的误差, 提高了重投的成功率。

然而电机失电之后, 定子电流短时间变为0, 但转子时间常数较大, 使得转子侧的电流衰减速度较慢, 而残留的转子电流作为激磁电流会产生气隙磁通, 进而在定子绕组侧感应出残余电压。若带速重启动时刻定子侧感应的残压与逆变器的输出电压相位相差180°时, 将形成比启动时更大的冲击电流和冲击转矩, 冲击过大甚至会损坏电机, 且在负转矩的情况下, 电机的转速将快速降低, 此时自寻优模糊速度观测方案也无法估算电机的实际转速, 导致整体系统重启动时无法励磁。

2.1感应电机数学模型

2.2断电后定子侧残压分析

假设t0时刻逆变器断电, 考虑定子电流迅速衰减为零, 此时为保持主磁路磁链不突变, 转子的电压方程可以简化为:

3结合残余电压相位校正和电流滞环的混合重投策略

为提高重启动的成功率, 有必要进一步减小控制系统重启动时刻的冲击, 提出在重启动过程中保证逆变器的电压相位与异步电机残压相位相差相对较小的控制策略, 以使得重启动时刻电流和转矩的冲击在合理区间, 图2为逆变器的输出电压矢量图。

结合图2和结合重启动时电压矢量的选择原则, 以及计算得到的残压数据, 选择合理的开关电压矢量使得其与残压的相位相差尽量小, 保证重启动时的冲击电流和冲击转矩在可承受区间内。图2中, ur为重启动时的残压, 此刻残压位于第一扇区, 应该选择电压矢量V1来重启动励磁, 此时可保证重启动的逆变器输出电压与残压的相位之差小于30°。

另外, 为进一步减小冲击电流, 提出增加定子电流控制电路的控制策略, 如图3所示。

将实时采集的定子电流与参考值比较后通过一容差为ε的滞环控制器, 由于重启动中三相电流的不平衡性, 有必要控制每一相电流。只有在每一相电流均相比电流参考值Ι*较小的情况下, 电流的控制信号为0, 继续重投过程, 而若其中一相电流大于Ι*并在容差ε范围以外时, 电流的控制信号为1, 投入的电压矢量为零矢量, 以达到控制电流的目的。

图4为带速重投控制策略结构图, 系统断电后, 之前的速度估算方案失效, 采用自寻优模糊搜索方法计算转子的实际速度, 然后根据式 (16) 计算电机的实时残压, 进而得到残压所在相位扇区, 并选择合适的电压矢量完成重启动过程。

为进一步减小冲击电流且缩短重投进入稳定运行的时间, 采用一种串、并行混合重启动策略, 即根据残压相位, 先采用串行法, 将投入合适的空间工作矢量保持到磁链增加到参考值的一半, 然后再改变开关矢量以同时增加磁链和转矩, 直至稳态运行, 可以缩短重投进入稳定运行的时间。

4仿真分析

根据上述理论, 建立了基于Matlab/simulink的异步电机无速度传感器直接转矩控制系统, 并对瞬时断电的重投过程进行仿真分析。异步电机参数为:额定功率PN=37k W;额定电压UN=380V;额定频率fN=50Hz;Rs=0.029Ω;Rr=0.0749Ω;Ls=0.7235m H;Lr=0.7533m H;Lm=0.0270758H;转动惯量J=1.6kg·m2;极对数np=2。

系统负载转矩设定为100Nm, 速度估计情况如图5和图6所示, 最大误差仅为0.001%。

图7为系统在0.3s逆变器被封锁后, 异步电机定子侧产生的残压图形, 由仿真结果可看出残压的频率和幅值都随着转速的下降在不断衰减。图8为0.3s断电后采用自优化模糊搜索得到转速, 结果表明此方法可以准确的估算系统断电后的转速。

图9为0.6s时系统重投过渡过程的各变量变化波形图, 图a-d为直接重投后情况, 图e-h为采用混合控制重启动方法后的结果。对比可知, 直接重投入冲击极大且持续时间长, 极易导致励磁失败, 且电流冲击过大会直接导致逆变器损坏。采用混合重投策略, 逆变器的输出电压与电机定子侧残压相位差小于30°, 并结合电流控制电路, 采取串、并行的混合重启动策略, 有效的减小了重启动的冲击电流, 减小了系统重启动过程中的冲击, 由图e-h可知, 该重投策略的冲击转矩和冲击电流均较小, 且持续时间较短, 保证了重启动的成功。

5结束语

建立了异步电机无速度传感器直接转矩控制系统, 介绍了一种基于MARS的全维自适应速度观测器, 该观测器具有良好的跟踪性, 能满足系统的需要。在此基础上对带速重投中的冲击问题进行了研究, 分析系统断电后的定子侧的残余电压, 提出一种结合残压相位校正和电流滞环的混合重启动策略, 大大减少了冲击效应, 提高了重投的成功率。

参考文献

[1]丁荣军, 桂卫华, 尚敬.感应电机无速传感器控制带速重投研究[J].机车电传动, 2008, 3:12-14.

[2]尚敬, 刘可安.牵引电动机无速度传感器及带速重投控制[J].中国电机工程学报, 2006, 26 (15) :118-123.

[3]S Suwankawin, S Sangwong wanich.A speed sensorle-ss IM Drive with decoupling control and stability analysis of speed Estimation[J].IEEE Trans.Industry Applications, 2002, 49 (5) :444-455.

[4]耿艳杰, 冯志华.异步电机在重投入中过渡过程的建模与仿真[J].防爆电机, 2005, 4:20-23.

[5]Taniguchi, S Mochiduki, S.Starting Procedure of Rotati-onal Sensorless PMSM in the Rotating condition[J].Ind-ustry IEEE Trans.Industry Applications, 2009, 45 (1) :194-202.