基于FPGA的四軸伺服控制系統(tǒng)的設計.pdf

1、隨著全球先進制造業(yè)的高速發(fā)展，使得高性能伺服驅動器的需求繼續(xù)加大。目前，在高速、多軸同步聯(lián)動的伺服應用系統(tǒng)中，普遍是采用高速現(xiàn)場總線來實現(xiàn)，并為每個軸配備一個驅動器，該方案不僅需要處理總線協(xié)議中復雜的分布時鐘同步運算，而且成本較高同步精度低。針對上述問題，本文設計了基于 FPGA的四軸伺服控制系統(tǒng)。
　　研究永磁同步電機的物理結構、運行原理、坐標變換原理，在此基礎上推導永磁同步電機在同步旋轉坐標系下的磁鏈方程、電壓方程、轉矩方程和

2、運動方程。重點研究永磁同步電機的矢量控制算法，選擇合適的控制策略；分析空間矢量脈寬調制(SVPWM)原理的數(shù)字化實現(xiàn)方法和坐標旋轉數(shù)字計算機(CORDIC)算法原理，為系統(tǒng)的正確實施提供理論依據(jù)。
　　在Matlab平臺上搭建系統(tǒng)的各個仿真模型，主要包括扇區(qū)判斷模塊、基本電壓矢量作用時間計算模塊、逆變器選擇時刻模塊、脈沖輸出模塊，并進行仿真。用 Verilog硬件描述語言完成 FPGA部分的軟件設計，主要包括解碼模塊、CLARK變

3、換模塊、PARK變換模塊、逆 PARK變換模塊、PI調節(jié)模塊、扇區(qū)判斷模塊、基本電壓矢量作用時間計算模塊、三角波發(fā)生模塊、串口通信模塊、SPI通信模塊和控制模塊，并編寫各個模塊的測試代碼，通過Modelsim對子模塊的功能和時序進行仿真，為本設計的實現(xiàn)提供實驗數(shù)據(jù)。
　　采用Altera公司的EP4C115F29C7、TI公司的DRV8301分別設計FPGA控制板電路和功率板電路，搭建完整的硬件實驗平臺。下載系統(tǒng)軟件進行綜合測試，