基于FPGA的直流电机伺服系统的设计

论文题目: 基于FPGA的直流电机伺服系统的设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 模式识别与智能系统

作者: 杜玉

导师: 周润景

关键词: 伺服系统,前馈控制,模糊控制

文献来源: 内蒙古大学

发表年度: 2005

论文摘要: 直流电机由于具有响应迅速、精度和效率高、调速范围宽、负载能力大、控制性能优良等特点,被广泛应用于各类闭环和半闭环控制系统中。随着EDA技术的发展,用基于现场可编程门阵列FPGA的数字电子系统对电动机进行控制,为实现电动机数字控制提供了一种新的有效方法。本系统采用FPGA作为中央控制器件,负责信号处理,速度快、可靠性高;以AD1674作为数据采集系统核心部件;驱动电路采用大功率MOSFET管组成的H桥单极可逆电路组成。系统采用前馈-反馈复合算法,其中反馈采用模糊-PI算法,利用算法提高系统的响应速度,增大系统的控制带宽。使用VHDL语言编程,程序以ISP形式直接配置到FPGA中。对系统实现位置环、速度环、电流环三环控制,使系统的动态性能和静态品质都得到提高。论文中利用Matlab和SIMULINK软件对系统进行建模、仿真,为随后控制策略的制定和控制系统的设计给出了指导方向,并初步确定算法的各项参数。文中还给出了系统的硬件设计原理,给出了具体电路,讨论了各个电路模块实现的功能,最后利用高精度测试仪器对该系统进行了测试,对实际控制效果进行讨论。

论文目录:

第一章引言

1．1 本课题项目来源及技术指标

1．2 电机控制发展情况

1．2．1 功率半导体器件的发展

1．2．2 电机控制器的发展

第二章系统控制原理

2．1 电机调速控制原理

2．2 PWM控制原理

2．3 三环控制原理

第三章系统算法设计及仿真

3．1 电机模型的建立

3．2 前馈算法设计

3．3 反馈算法设计

3．3．1 模糊算法设计

3．3．2 PI算法设计

3．4 系统模型的建立及仿真

第四章系统硬件设计原理

4．1 硬件电路设计

4．1．1 硬件电路结构框图

4．1．2 数据采集电路

4．1．3 FPGA控制电路

4．1．4 隔离电路

4．1．5 调理电路

4．1．6 驱动电路

4．2 电磁兼容性分析

第五章系统软件设计原理

5．1 VHDL介绍

5．2 MAX+plusⅡ介绍

5．3 软件框图组成

5．4 主要控制模块分析

5．4．1 AD1674控制模块

5．4．2 ADC0809控制模块

5．4．3 数控分频模块

5．4．4 前馈控制模块

5．4．5 反馈控制模块

5．4．6 数字滤波模块

5．4．7 PWM波控制模块

第六章系统调试试验

6．1 硬件调试

6．1．1 A／D转换器的调零

6．1．2 光耦器件的调整

6．2 算法改进

结论

参考文献

附录部分VHDL程序

附1 AD1674控制程序

附2 AD0809控制程序

附3 数字分频器程序

附4 PI控制程序

附5 前馈控制程序

附6 PWM波生成程序

致谢

攻读学位期间学术论文目录

发布时间: 2005-12-07

参考文献

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[4].直流电机的硬件在环控制系统研究[D]. 张祖杰.西南交通大学2013
[5].新型无刷电励磁直流电机控制策略研究[D]. 毕玉洁.沈阳工业大学2017
[6].基于模糊补偿的交流与直流电机同步控制系统研究[D]. 李光.中南大学2010
[7].直流电机伺服控制技术研究与实现[D]. 王刚.大连理工大学2013
[8].基于“类等效”变负载直流电机双闭环调速系统建模与控制[D]. 孙峰.重庆大学2012
[9].基于模糊矢量控制的交直流电机同步控制研究[D]. 余晓霏.中南大学2007
[10].基于NI虚拟仪器的直流电机控制系统分析与设计[D]. 林奕戎.汕头大学2011

基于FPGA的直流电机伺服系统的设计

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