基于FPGA的全数字控制系统设计

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用数字化控制代替模拟控制,可以消除温度漂移等常规模拟调节器难以克服的缺点,有利于参数整定和变参数调节,便于通过软件程序的改变方便地调节控制方案和实现多种新型控制策略,同时可减少元器件数目、简化硬件结构,从而提高系统可靠性。FPGA具有速度快、规模大、设计模块化等诸多优点,最突出的是其灵活性,设计人员不仅对其内容可重复编程还可对其I/O口重新配置,非常适合设计数字化控制系统。   论文系统的研究了基于FPGA的运动控制系统全数字化实现方法。在分析了各种运动控制平台实现方案的优缺点的基础上,提出了以Xilinx FPGA为控制核心的数字化运动控制系统实现方案,完成了基于FPGA的全数字控制器设计,实现了一个以FPGA为核心的全数字运动控制系统。   论文通过分析系统的功能需求,以FPGA为核心设计了主控电路,以IPM为核心设计了电机驱动电路。研究了Xilinx公司FPGA的软件开发方法。采用模块化的编程方法构建了运动控制系统中常用的软件功能模块。最后验证了该实验系统的可行性。   论文研制的实验平台可驱动无刷直流电机、永磁同步电机和感应电机。系统具有丰富的硬件资源和完备的故障保护功能,提供光电编码器接口、霍尔位置传感器接口、RS232串行通信接口、CAN总线接口和模拟输入输出接口,方便使用者自行组态开发。设计的嵌入式软件开发平台和常用软件模块,可使运动控制系统开发人员快速实现控制软件并验证其控制算法,大大提高了算法研究和系统开发的效率。该平台为运动控制系统的研究与开发提供了有效支撑,同时也是一套很好的FPGA学习工具,具有很高的实用价值。
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