随着科技的进步和市场需求的提高,近年来多台无刷直流电机协调控制系统被广泛应用于生产和生活的各个领域,传统的分立控制的方法因此被逐步淘汰。采用单一处理器控制多台电机的系统稳定性更好、控制精度更高、系统设计更灵活,设备成本更低。因此,对单一处理器控制的多无刷直流电机控制系统的研究是十分必要的。本文首先介绍了无刷直流电机控制系统的发展概况,分析了电机的内部结构和控制系统的运行原理,并在此基础上建立了无刷直流电机的数学模型,从理论上验证了控制系统的原理。其次,通过分析多种控制器的特点以及多台电机同时控制的需求,设计采用以FPGA为核心处理器以及STM32为辅助处理器的控制系统,在实现单个电机闭环控制的基础上,设计实现多台无刷直流电机的闭环控制,再通过偏差耦合控制算法实现多台无刷直流电机的协调控制。系统的硬件设计包括电机闭环控制电路设计、开关电源设计、隔离电路和通信电路设计等;FPGA的软件设计采用硬件逻辑语言Verilog实现多台电机的闭环控制和同步协调控制;STM32的软件设计采用标准C语言实现系统与上位机的数据通信。最后,完成了系统硬件电路的PCB版图设计和硬件制作,先调试多无刷直流电机控制系统的各个功能模块,然后接上无刷直流电机,检测控制系统的闭环控制性能。经实验室长时间调试和测试,所设计的基于FPGA的控制系统可以实现对8台无刷直流电机的同步协调控制,也可对每1台无刷直流电机的转速分别进行控制,每台电机的最高转速可以达到10000r/min,转速波动小于1%,控制系统具有良好的调速性能和协调控制性能。