基于FPGA的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、近年來，電機的控制及應(yīng)用已經(jīng)遍及國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域和環(huán)節(jié)。其中無刷直流電機采用電子換向代替機械換向，具有結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、運行可靠、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點，在高精度控制領(lǐng)域成為研究熱點。本課題以永磁無刷直流電機(BLDCM)為控制對象，采用FPGA作為控制核心，設(shè)計了無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)。
　　首先本文在深入分析無刷直流電機基本結(jié)構(gòu)、工作原理以及數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，確立了雙閉環(huán)無刷直流電機控制方案，并借助MATLAB/Simulink仿

2、真平臺，搭建了無刷直流電機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的整體仿真模型。其中內(nèi)環(huán)電流環(huán)采用傳統(tǒng)PI控制。外環(huán)速度環(huán)，對電機的控制具有決定性的影響，本文分別采用了傳統(tǒng)PI控制、模糊PI控制以及變論域模糊PI控制三神不同的控制算法，并在所搭建的仿真模型上進行了仿真對比試驗。仿真結(jié)果表明，在變論域模糊PI控制策略下，系統(tǒng)具有更優(yōu)越的動、靜態(tài)性能。
　　其次在理論仿真的基礎(chǔ)上，選取ALTERA公司的FPGA芯片EP2C70F896C6作為控制器的核心，進

3、行了無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計。硬件部分，依據(jù)系統(tǒng)要求，主要包括以FPGA為核心的控制電路，無刷直流電機的驅(qū)動電路、電流采樣電路、Hall信號檢測電路、A/D轉(zhuǎn)換電路及其它外圍電路設(shè)計。FPGA軟件部分利用硬件描述語言和EDA模塊化設(shè)計思想給出了變論域模糊PI調(diào)節(jié)模塊、霍爾測速模塊、PWM調(diào)制及換相模塊、串口通信模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊等具體的實現(xiàn)方法。
　　最后，在Modelsim軟件中對系統(tǒng)各個模塊進行功能仿真，驗證程序的