基于FPGA 的步进电机细分控制研究

为了解决所选步进电机固有步距角过大而无法满足系统高精度微位移控制要求的问题,以细分控制原理为理论依据,设计了1种基于现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array , FPGA）的单极性细分驱动电路。该电路具有绕组断线检测功能,可在电机转速为2 rad/s的前提下实现16或者更高程度的细分控制。在电路的调试过程中,针对绕组互感问题进行了研究,在很大程度上降低了绕组互感对细分控制精度的影响。试验结果表明：所设计的基于FPGA的细分驱动电路控制精度满足使用要求。     

平面步进电机超精三坐标控制系统

简介了一种用平面步进电机作为执行元件的超精三坐标控制系统的基本结构、原理及实现方法。该系统采用了全新的步进电机控制方式、多坐标动态激光测量系统、高性能计算机控制等技术,可实现极高的坐标定位精度。系统在超大规模集成电路制造等现代微纳米技术中具有重要的实用价值。     

基于反熔丝FPGA的纯开环星载步进电机驱动器设计

为了提高运动机构的稳定度,步进电机驱动控制通常采用电流细分的方法,从而将一个步距角分解成若干小步。实现步进电机电流细分驱动通常的方法是将电流闭环引入到驱动控制电路中,由此增加电流采样、比较等软硬件功能模块的同时也增加了单机的复杂度,削弱了步进电机本质上开环驱动的优势。为了提高宇航型号步进电机驱动控制器单机的可靠度,提出了一种基于反熔丝FPGA的纯开环驱动方案,通过预置占空比的方式,在不引入电流闭环的前提下实现步进电机电流细分。通过样机调试,验证了设计的有效性,为后续工程研制提供参考。     

基于PMAC的直线电机进给控制系统研究

本文采用PMAC对高精度直线电机进行全闭环控制,调试出了良好的系统动态性能,使控制系统实现了50nm的微位移并在10μm/s的进给速度下的速度波动率仅为1%,验证了直线电机进给控制系统的高精度和良好的低速稳定性.光学元件的加工实验得到了Ra3.3nm的表面粗糙度,从而证明了该系统非常适合用于超精密机床的进给控制.     

基于DSP和FPGA的软件无线电平台研究

从硬件和软件两方面建立了基于DSP和FPGA的软件无线电平台。重点研究了该实验平台多模式数字调制解调的硬件实现结构、软件实现结构和不同模式之间的切换等,充分体现了软件无线电系统的灵活性、开放性和兼容性等特点。     

基于MSP430单片机的步进电机细分驱动器

阐述了两相混合式步进电机的细分控制原理,提出了以MSP430单片机为微控制器,通过DAC7612产生相差为π2的细分电流控制信号,以集成步进电机驱动芯片为驱动器,实现了两相混合式步进电机的细分运行控制,电流细分精度达到1/2048。     

基于Maxwell的混合式步进电机的 仿真设计和结构分析

介绍了一种太阳能帆板驱动系统用混合式步进电机的设计和仿真方法,采用该方法得到了混合式步进电机的最佳齿形和结构数据.提出了一种等效二维有限元模型,将三维磁路转化为平面磁路,该模型有较高的仿真精度,同时对计算机的要求较低.利用该模型对不同的齿宽齿距比、齿宽齿高比和常用的结构形式进行比较,得出该电机的最优方案;同时,对混合式步进电机定转子不同齿距的结构进行仿真,得出其性能指标,分析不同情况的效果.     

基于DSP和FPGA的CANFD通信实现

CAN总线由于其通信方式简便可靠而广泛应用于各工业领域.随着工业发展,控制系统越来越复杂,对数据传输率、可靠性提出了更高的要求,而传统CAN总线通信已无法满足系统的要求.针对这一问题,提出了一种基于DSP和FPGA来实现CANFD总线通信的方法.并行处理方式的FPGA作为DSP与外围接口之间的桥梁,对CANFD控制器进...     

基于FPGA的无刷力矩电机伺服控制系统研究

设计了基于FPGA平台无刷力矩电机的导弹用电动舵机控制系统方案。试验和应用证明该系统具有体积小、无需减速机构、响应速度快、输出转矩大、控制精度高等特点,适合制导炸弹用舵系统控制。     

扭矩扳手检定仪中步进电机控制系统的设计

为达到扭矩扳手检定仪手动、自动和电子手轮控制要求,设计了以硬件电路为主的多功能步进电机控制系统,配合上位机及检定仪中的扭矩传感器、光电编码器,扭矩扳手检定仪可实现开环和闭环控制,控制系统除用于扭矩扳手检定仪控制外,还可用于步进电机驱动的位置和压力控制等设备中。     

基于FPGA的永磁同步电机电流环带宽拓展的比较研究

分析了电流环的数学模型,导出了电流环闭环传递函数,得出带宽的大小与系统延时的大小成反比。传统基于数字信号处理器的PMSM电流环的延时比较大,转速变化越大,带宽的影响越明显,而采用现场可编程门阵列FPGA控制的PMSM,可以将电流环的延时缩小一倍,进而改善速度环的响应能力并试验验证理论分析。     

基于FPGA的永磁同步电机谐波电流实时仿真研究

针对传统永磁同步电机(PMSM)线性集中参数模型在仿真阶段无法描述谐波电流的问题,构建基于现场可编程门阵列(FPGA)的PMSM分布参数模型。利用该模型反映齿槽转矩、气隙磁场等特点,通过搭建硬件在环(HIL)平台,进行试验验证。通过对模型公式的分析,进行离散化描述,编写Verilog语言程序并在FPGA上运行该模型,再通过与真实控制器连接,进行试验测试,验证了该模型在不同工况点下反映谐波电流的情况。结果表明:该仿真平台能够较好地反映电机谐波电流情况。     

基于FPGA和VHDL的嵌入式存储器控制器设计

主要研究一种新型嵌入式对存储器的控制方法,不同于以往采用专用控制器来进行控制,而是基于可编程逻辑器件(FPGA)的手段来实现对存储器的控制.可以解决传统方法低灵活性、不可擦写的瓶颈问题.采用VHDL语言实现控制逻辑,由FPGA向存储器发送读写信号,实现对存储器的读写操作.同时,在Xilinx开发环境进行综合,编写测试码进行仿真,通过仿真结果表明方法实现存储器正常工作所需要的读写时序,证明其正确性.     

基于DSP+FPGA的电机伺服控制

舵机控制系统的数字伺服控制具有高可靠性、调试灵活、易于扩展等优点,通过对某舵机控制系统中数字伺服控制器功能分析,提出采用DSP+FPGA的设计方案,由DSP完成双余度无刷直流电动舵机的控制率解算、余度切换;FPGA逻辑设计完成HALL信号解码、PWM输出、A/D采集。设计有效地减少了DSP的计算和管理任务,具有极高的通用性和可扩展性,并极大地简化了系统开发过程,对舵机系统的数字伺服控制设计具有一定的指导意义。     

基于磁场定向控制理论的无刷直流电机控制

磁场定向控制(FOC)理论是永磁同步电机(PMSM)最常用的控制方法之一。该方法需要电机转子瞬时精确位置,因此限制了其在使用霍尔位置传感器的无刷直流电机(BLDCM)上的应用。为了能够在BLDCM上应用FOC理论,又不增加电机成本,在现有霍尔位置传感器的基础上,提出了一种根据霍尔传感器的输出信号,通过计算前一个扇区平均转速的方法估计转子精确位置。使用MATLAB/Simulink软件对该估算方法进行了仿真,并搭建了以TI 的TMS320F28069 DSP为核心的试验系统,通过自动代码生成技术完成算法的编程,可以较好地应用于BLDCM的控制,在一些应用场合可以代替PMSM从而降低使用成本。     

基于DSP的扫描电机数字控制系统设计

本文在分析了扫描电机数学模型的基础上,设计了以DSP TMS320F2812为系统核心的伺服控制电路,文中详细介绍了DSP和A/D的接口、驱动电路及软件程序设计,并且通过相关的实验得出结论：该方案具有一定的可行性。     

基于双变量预测控制的表贴式永磁同步电机直接转矩控制系统

基于电压矢量幅值和相角为变量的表贴式永磁同步电机(SPMSM)定子磁链幅值和转矩表达式,给出了9个不同幅值和相角的备选电压矢量,采用预测控制计算得出施加不同电压矢量下一时刻的定子磁链幅值和转矩值,建立了基于磁链和转矩误差的目标函数,并选择使目标函数最小的电压矢量为作为下一时刻施加的最优电压矢量。仿真结果表明:在双变量预测控制下,SPMSM直接转矩控制系统运行良好,定子磁链轨迹为理想圆,磁链和转矩均符合控制要求,转速跟踪良好,定子电流波形正弦。进一步对比分析表明:与开关表和固定电压矢量选择策略相比,双变量预测控制能显著减小转矩和磁链脉动。与开关表相比,转矩脉动均方根误差降低了62.92%,磁链脉动均方根误差降低了45.05%,评价函数均值降低了60.30%;与固定电压矢量选择策略相比,转矩脉动均方根误差降低了22.40%,磁链脉动均方根误差降低了3.85%,评价函数均值降低了15.93%。