基于FPGA永磁同步電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)的研究.pdf

1、目前交流永磁同步電動機伺服驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)展的趨勢與熱點在于系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化、集成小型化等,在這些目標(biāo)的實現(xiàn)過程中,現(xiàn)場可編程柵門陣列(FPGA)作為片上系統(tǒng)(SOC)的代表被應(yīng)用到伺服驅(qū)動系統(tǒng)當(dāng)中。由于現(xiàn)場可編程柵門陣列具有靈活的軟件設(shè)計電路手段、多路控制并行的程序運行方式以及不斷容納嵌入式數(shù)字微系統(tǒng)的特點,受到廣泛關(guān)注。因此,本文以現(xiàn)場可編程柵門陣列作為主控制芯片對交流永磁同步電動機伺服驅(qū)動系統(tǒng)進行研究。
　　 首先,對伺服驅(qū)

2、動系統(tǒng)的電流環(huán)和速度環(huán)的各個環(huán)節(jié)做了深入的理論研究,給出了各個環(huán)節(jié)數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo),同時通過Simulink對兩環(huán)中各個環(huán)節(jié)進行建模并給出建模仿真結(jié)果。從理論上論證了所建立的兩環(huán)模型的正確性和控制方法上的有效性。
　　 其次,在伺服驅(qū)動系統(tǒng)兩環(huán)模型建立的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)場可編程柵門陣列的特點和模塊化的設(shè)計思想,對電流環(huán)反饋通道、電流環(huán)主通道、速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器以及監(jiān)控通信的實現(xiàn)進行了深入研究,利用Modelsim XE給出了行為仿真結(jié)

3、果以及通過ISE給出各模塊寄存器傳輸層原理圖(RTL)。通過對反饋的位置信息與電流信息進行數(shù)字濾波處理消除了輸入信號量化數(shù)值后的不穩(wěn)定性；同時在反饋通道對電流值數(shù)據(jù)進行線性化轉(zhuǎn)換以及在程序編制過程中使用數(shù)據(jù)格式線性轉(zhuǎn)換的方法,從而克服了電流值計算誤差大、占用大量存儲空間以及編程數(shù)據(jù)處理煩瑣等缺陷。在布局布線中利用靜態(tài)時鐘分析和功率分析器使得設(shè)計出的現(xiàn)場可編程柵門陣列內(nèi)部電路在時序與功耗上更加精確。
　　 最后,根據(jù)伺服驅(qū)動系統(tǒng)控