基于FPGA的全數(shù)字鎖相環(huán)電機調速系統(tǒng)研究.pdf

1、在電動機高精度調速領域,鎖相伺服技術是應用得比較廣泛的一種方案。它的具體實現(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單,不需要專門的鎖相環(huán)知識,因此應用得最廣泛,但是使用專用芯片有很多問題,配置不夠靈活。而用FPGA實現(xiàn)鎖相環(huán)控制,不僅解決了專用芯片配置不靈活的問題,而且比軟件鎖相環(huán)運算速度更快,使用FPGA還能減小外圍電路的復雜程度,提高系統(tǒng)的抗干擾能力。因此

2、本文對基于FPGA的全數(shù)字鎖相環(huán)電機調速系統(tǒng)進行了探究,并提出了一種全新的全數(shù)字鎖相環(huán)電機調速方案。
　　首先,對鎖相環(huán)基本結構和工作原理進行了詳細的介紹,然后介紹了鎖相環(huán)在電機調速中的應用,分析了鎖相環(huán)電機調速系統(tǒng)中的一些問題和技術難題。
　　其次,針對鎖相環(huán)電機調速系統(tǒng)的要求,提出了系統(tǒng)的整體設計方案,按照方案設計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H橋驅動電路,軟件部分為FPGA程序模塊

3、,包括改進鑒頻鑒相器、FIR環(huán)路濾波器、自適應PI控制器以及PWM生成模塊。
　　再次,對電機及驅動和FPGA中各鎖相環(huán)模塊建立了數(shù)學模型,按照建立的數(shù)學模型對系統(tǒng)控制器的參數(shù)進行了設計求解,分析了飽和特性和量化效應對系統(tǒng)的響應狀態(tài)的影響,并分析了自適應控制器加快系統(tǒng)響應速度的作用。
　　最后,在設計的實驗平臺上,對鎖相環(huán)調速系統(tǒng)進行了實驗,驗證了設計的改進鑒頻鑒相器、FIR波器、自適應PI控制器和PWM生成模塊的功能,并測