基于FPGA的全數(shù)字鎖相環(huán)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)研究.pdf

1、在電動(dòng)機(jī)高精度調(diào)速領(lǐng)域,鎖相伺服技術(shù)是應(yīng)用得比較廣泛的一種方案。它的具體實(shí)現(xiàn)方法分別有基于DSP的軟件鎖相環(huán)法、基于FPGA的數(shù)字鎖相環(huán)法和鎖相環(huán)專用芯片法三種。其中鎖相環(huán)專用芯片法由于使用簡(jiǎn)單,不需要專門(mén)的鎖相環(huán)知識(shí),因此應(yīng)用得最廣泛,但是使用專用芯片有很多問(wèn)題,配置不夠靈活。而用FPGA實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)控制,不僅解決了專用芯片配置不靈活的問(wèn)題,而且比軟件鎖相環(huán)運(yùn)算速度更快,使用FPGA還能減小外圍電路的復(fù)雜程度,提高系統(tǒng)的抗干擾能力。因此

2、本文對(duì)基于FPGA的全數(shù)字鎖相環(huán)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了探究,并提出了一種全新的全數(shù)字鎖相環(huán)電機(jī)調(diào)速方案。
　　首先,對(duì)鎖相環(huán)基本結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,然后介紹了鎖相環(huán)在電機(jī)調(diào)速中的應(yīng)用,分析了鎖相環(huán)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的一些問(wèn)題和技術(shù)難題。
　　其次,針對(duì)鎖相環(huán)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的要求,提出了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案,按照方案設(shè)計(jì)了硬件部分和軟件部分,其中硬件部分包括FPGA+DSP控制板卡和電機(jī)H橋驅(qū)動(dòng)電路,軟件部分為FPGA程序模塊

3、,包括改進(jìn)鑒頻鑒相器、FIR環(huán)路濾波器、自適應(yīng)PI控制器以及PWM生成模塊。
　　再次,對(duì)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)和FPGA中各鎖相環(huán)模塊建立了數(shù)學(xué)模型,按照建立的數(shù)學(xué)模型對(duì)系統(tǒng)控制器的參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)求解,分析了飽和特性和量化效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)狀態(tài)的影響,并分析了自適應(yīng)控制器加快系統(tǒng)響應(yīng)速度的作用。
　　最后,在設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上,對(duì)鎖相環(huán)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的改進(jìn)鑒頻鑒相器、FIR波器、自適應(yīng)PI控制器和PWM生成模塊的功能,并測(cè)