基于FPGA的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無刷直流電機(jī)具有體積小、轉(zhuǎn)矩大、壽命長、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，近年來在機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等方面具有廣泛的應(yīng)用需求，但目前其驅(qū)動(dòng)控制器以國外產(chǎn)品為主，且一個(gè)驅(qū)動(dòng)器一般只能控制一個(gè)電機(jī)。
　　 本文針對(duì)智能移動(dòng)機(jī)器人自由度多而機(jī)械空間較小的問題，研究開發(fā)能夠同時(shí)控制多個(gè)電機(jī)且體積較小的無刷電機(jī)伺服控制器，從硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和算法三個(gè)方面展開。在硬件方面，設(shè)計(jì)了一款基于FPGA的運(yùn)動(dòng)控制器，充分發(fā)揮FPGA的優(yōu)勢(shì)，使所設(shè)計(jì)電路系統(tǒng)具有外圍電路

2、少、可以同時(shí)控制多個(gè)電機(jī)并且控制性能和控制單個(gè)電機(jī)完全相同的優(yōu)點(diǎn)。算法方面，本文對(duì)矢量控制算法進(jìn)行了大量仿真，對(duì)矢量控制算法和PI控制等算法進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)，以適應(yīng)FPGA平臺(tái)的邏輯電路設(shè)計(jì)的需要。軟件方面，本文使用Verilog-HDL語言和原理圖設(shè)計(jì)結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了電機(jī)控制器電流環(huán)和速度環(huán)的控制。
　　 本文取得了以下創(chuàng)新性研究成果：
　　 1.提出了基于硬件描述語言的多電機(jī)并行控制解決方案。電機(jī)控制的算法均采用邏輯

3、電路實(shí)現(xiàn)，一塊FPGA芯片可以根據(jù)用戶的需求控制多路電機(jī)?？刂撇煌姍C(jī)的邏輯電路模塊是并行工作的，并且模塊內(nèi)部的速度環(huán)與電流環(huán)算法也是并行工作的。這樣，采用并行化控制方法相比采用普通的CPU串行控制方法的電機(jī)控制器的控制性能得到很大提高，并且不會(huì)由于電機(jī)數(shù)量的增加而降低。
　　 2.對(duì)電機(jī)控制器電流環(huán)的矢量控制算法進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)。本文針對(duì)FPGA平臺(tái)對(duì)矢量控制算法進(jìn)行了平行化處理和算法實(shí)現(xiàn)方式的轉(zhuǎn)變，充分發(fā)揮了FPGA平行化處