2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、為了實現(xiàn)陣列天線快速、精確波束掃描,這就需要每個天線單元能夠快速、準(zhǔn)確轉(zhuǎn)動到位,要求伺服系統(tǒng)具備響應(yīng)速度快,定位精度高。有刷直流電機(jī)具有調(diào)速范圍寬,響應(yīng)速度快,定位精度高,動、靜態(tài)特性優(yōu)良,且結(jié)構(gòu)比較簡單等優(yōu)點。因此可以采用微型有刷直流電機(jī)驅(qū)動天線單元。現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)具有豐富邏輯資源、開發(fā)周期短,可反復(fù)編輯等優(yōu)點。采用基于FPGA的數(shù)字電路來控制直流電機(jī),可以實現(xiàn)多軸電機(jī)控制。本文研究了微型直流電機(jī)伺服控制算法,并基于FP

2、GA設(shè)計了微型直流電機(jī)控制器IP核,實驗驗證了該IP核對微型直流電機(jī)的驅(qū)動性能。
  為實現(xiàn)微型直流電機(jī)快速、精確位置控制,本文仿真研究了微型直流電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)。首先闡明了直流電機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型;然后研究了比例-積分-微分(PID)控制算法,建立了基于Simulink的微型直流電機(jī)控制系統(tǒng)仿真模型。仿真結(jié)果表明單PID算法驅(qū)動微型直流電機(jī),系統(tǒng)存在超調(diào),無法同時兼顧響應(yīng)時間短和超調(diào)量小,且無

3、法對電機(jī)轉(zhuǎn)動過程進(jìn)行控制。為了優(yōu)化系統(tǒng)動態(tài)性能,研究了速度剖面、前饋控制算法,提出了一種PID控制、速度剖面和前饋控制相結(jié)合的新型直流電機(jī)伺服控制算法。仿真結(jié)果表明優(yōu)化算法后,電機(jī)位置能較好地跟隨給定輸入,可對電機(jī)進(jìn)行過程控制;且無明顯超調(diào),響應(yīng)時間短,定位精度高。
  為實現(xiàn)基于FPGA的多軸微型直流電機(jī)伺服控制,本文采用Verilog HDL語言設(shè)計了微型直流電機(jī)控制器IP核,以實現(xiàn)前述伺服控制算法。按照功能劃分,該IP核包括

4、:PositionControl模塊、PWM模塊、QEP模塊、Avalon接口模塊。由于IP核內(nèi)部執(zhí)行操作較多,且時序復(fù)雜,利用有限狀態(tài)機(jī),嚴(yán)格控制IP核調(diào)用各模塊的時序關(guān)系。為了減少IP核使用的邏輯單元數(shù)量,優(yōu)化各模塊中硬件描述語句,盡量使程序精煉明晰。利用仿真工具對IP核進(jìn)行了功能和時序仿真驗證,結(jié)果表明該IP核內(nèi)部控制時序正確,計算結(jié)果符合預(yù)期。
  最后搭建了實驗測試平臺,建立了可編程片上系統(tǒng)(SOPC),編寫了NiosⅡ

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