基于FPGA的四軸伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計.pdf_第1頁
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文檔簡介

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(qū)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(yīng)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(qū)動器，該方案不僅需要處理總線協(xié)議中復(fù)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(shè)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(jié)構(gòu)、運行原理、坐標變換原理，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)永磁同步電機在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的磁鏈方程、電壓方程、轉(zhuǎn)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(diào)制(SVPWM)原理的數(shù)字化實現(xiàn)方法和坐標旋轉(zhuǎn)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(shè)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(diào)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(shè)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(shè)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，

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