基于FPGA的直流电机伺服系统设计--毕业论文.docVIP

摘 要 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，为实现电动机的数字化控制提供了一种新型的有效方法。 在本系统中，中央控制器件采用FPGA，它负责信号处理，可靠性高，速度快；数据采集系统核心部件采用增量式编码器；大功率MOSFET管组成的H桥单极可逆电路组成驱动电路。系统采用前馈-反馈复合算法。使用VHDL语言编程，程序以ISP形式直接配置到FPGA中。 系统利用MAX+plusⅡ软件进行建模、仿真，并以此进行控制策略的制定和控制系统的设计，确定各项参数。 关键词：伺服系统 VHDL FPGA前馈控制 PI算法 ABSTRACT Direct current motor technique of manufacture is quite mature, it has the characters of rapid response, high precision, great efficiency, excellent controlling performance, low cost and heavy load ability. With the development of electric power electronic technology and EDA technology, digital control system based on field programmable gate array FPGA presents a novel and effective strategy for realizing full-digital control of motor. In this system, the central control device use FPGA, it is responsible for the signal processing, the reliability is high, the speed is quick; incremental encoder is used as nucleus device of data acquisition system; unipolar limited H bridges consisted of power MOS transistor composition driving circuit; Arithmetic employs feed-forward control and feedback control in the system. We use VHDL language to program and program is configured into FPGA with ISP mode. We create the model of system and make simulation with MAX+plusⅡsoftware, and then, establishment the subsequent control strategy and design the control system, definite each parameter. Key Words: Servo system FPGA VHDL Feed-forward control PI control 目录 第1章 绪论 - 1 - 1.1 课题研究的目的和意义 - 1 - 1.2 FPGA技术和电机控制发展现状 - 1 - 1.2.1 FPGA技术发展形势 - 1 - 1.2.2 电机控制发展状况 - 2 - 1.2.3 功率半导体器件的发展 - 2 - 1.2.4 电机控制器的发展 - 3 - 1.3 课题解决的主要问题 - 3 - 第2章 系统控制原理和算法设计 - 4 - 2.1 电机调速控制原理 - 4 - 2.2 PWM控制原理 - 4 - 2.3 系统控制原理和电机模型 - 5 - 2.4 前馈算法设计 - 6 - 2.5 反馈算法设计 - 6 - 第3章 系统软件设计 - 8 - 3.1 VHDL介绍 - 8 - 3.2 MAX+plusⅡ介绍 - 9 - 3.3软件框图组成 - 10 - 3.4 主要控制模块 - 11 - 3.4.1 编码器控制模块 - 11 - 3.4.2 前馈控制模块 - 12 - 3.4.3 反馈控制模块 - 12 - 3.4.4 数控分频器模块 - 13 - 3.4.5 PWM波生成模块 - 14 - 第4章 系统硬件设计 - 16 - 4.1 FPGA技术 - 16 - 4.1.1 技术简介 - 16