fpga的无刷直流电机控制器设计designofbrushlessdcmotorcontrollerbasedonfpg
摘 要摘 要无刷直流电机现在因为所拥有的多种优点被人们越来越广泛的应用在各行各业当中。然而，我们遇到了很多严峻的困难关于在用电子换向器取代机械电刷这一个方面上。对于这个问题，最初在换向的过程当中，因为电流波动会导致芯片它的工作变得异常和不稳定。随着现代科学的发展，我们对于电机操控的要求也会变得愈发的高，不仅要求精度高，速度快，可靠性也是十分重要的一环。其次，无刷电机它一定会在生产过程当中或多或少地产生转矩脉动，这样就可能导致我们的电机并不可以得到精确与可靠的数据，使得实验并不能按理想的进行，这对于控制系统来说无非是几种巨大的打击。这些难题不仅仅使得无刷直流电机无法在高精度的前提下工作，更是让其在科学上的进步与研究举步维艰。。本设计是一项运用FPGA（可编程逻辑器件）丰富的内部配置，从而可以设计出无刷直流电动机控制器，从而实现刹车、报错、转向以及换相的控制[3]。这篇文章不仅只是分析了无刷直流电机的发展、结构、工作原理。我们还对其因转矩脉动而产生的误差进行一些分析。我们的目的是设计一种基于FPGA 的无刷直流电机的控制系统。我们首先要做的就是先建立起无刷直流电机它的数学模型。随后我们就可以更具它做出仿真。最终可以利用FPGA 来最终实现无刷直流电机控制系统。其中还会涉及verilog编程，并给出了系统整体测试结果与结论，并通过Signaltap结合FPGA开发板生成出波形,最后可以在实验箱里调整出波形。关键词无刷直流电动机，可编程逻辑器件，FPGA
目 录
第一章 绪论 7
1.1 研究背景及历史 7
1.2 国内外研究现状 7
1.3 所需要研究的内容及安排 8
1.4 本文各章节内容及安排 9
第二章 无刷直流电机控制问题分析 10
2.1无刷直流电机的发展及历史 10
2.2无刷直流电机一般结构 10
2.3 工作原理 11
2.3.1转子受力分析 11
2.3.2 转子磁场的分布情况 12
2.3.3 无刷电机电源供应 13
2.4 建立起无刷直流电机的数学模型 14
2.5 无刷直流电机控制挑战 17
2.6 本章小结 18
style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
目 录
第一章 绪论 7
1.1 研究背景及历史 7
1.2 国内外研究现状 7
1.3 所需要研究的内容及安排 8
1.4 本文各章节内容及安排 9
第二章 无刷直流电机控制问题分析 10
2.1无刷直流电机的发展及历史 10
2.2无刷直流电机一般结构 10
2.3 工作原理 11
2.3.1转子受力分析 11
2.3.2 转子磁场的分布情况 12
2.3.3 无刷电机电源供应 13
2.4 建立起无刷直流电机的数学模型 14
2.5 无刷直流电机控制挑战 17
2.6 本章小结 18
style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
/> 第三章 基于 Simulink 无刷直流电机的仿真系统的建立 19
3.1 Matlab仿真 19
3.1.1 Matlab介绍 19
3.1.2 Simulink仿真 19
3.2 建立起仿真系统 20
3.2.1无刷电机本体模块 20
3.2.2 转速计算模块 22
3.2.3 三相电流输出波形 23
3.2.4 三相电压波形 23
3.3 本章小结 24
第四章 用FPGA控制实现无刷直流电机 25
4.1 无刷直流电机 FPGA 控制器的结构 25
4.2 Verilog HDL 语言实现 26
4.2.1 刹车、报错的实现 26
4.2.2 正反转的实现 27
4.2.3 换相的实现 28
4.2.4 转速控制的实现 30
4.3 小结 31
4.4 SignalTap仿真 32
4.4.1 Signaltap简介 32
4.5 signaltap的波形生成 32
第五章 总结与展望 35
5.1结论 35
5.2展望 36
致谢 37
附录 38
参考文献 41
第一章 绪论
1.1 研究背景及历史
正如大家所知，直流电动机它分两种有刷和无刷的。无刷直流电机不比有刷的差，但它的电枢绕组安放在定子上，而且采用了多相的方式。 驱动电路供电无刷直流电机它的电枢绕组。轴承由于旋转产生了摩擦损耗，因而转子的损耗变得很小。无刷直流电机比起一般的有着不可取代优势，比如说有调速性能好以及运行效率高，并且它具备运行安心、修理简单，容易等优点。伴随着电子技术以及现代科学的不断进步，永磁材料和电子器件性价比的变得越来越高，这使得无刷直流电机它在工业中的应用越来越多。其实一开始，人们更加倾向于用的是有刷电机，因为那个时候还没有发明出晶体管，所以无刷电机并不普及。
无刷直流电机的优点十分的多，例如它的结构十分的简单、而且它还容易控制，维修和维护也十分的容易与便捷，并且它也很精确还可以出很大的力。现带工业社会之中，无刷直流电机已在精密车床、工业过程控制、办公自动化这几个领域当中也就已经取得到了较好的应用。
1.2 国内外研究现状
直流无刷电机在低速的时候，处在恶劣的环境下的时候，大功率直流无刷电机它有一定的速度以及性能要求也有较好的发展前景，它不仅具有在高速动态响应中的响应较快，而且还具有跟踪误差小，静态的误差率小，它的调速范围也比一般的电机宽等明显的优点。现在经济实用的无刷直流电机控制器能够用在完成各种微控制器当中，并且它的价格也会相对其他的普通电机而言便宜，但是相对的，他的处理能力比不上其它电机，特别是在联合协同操控，由于单片电机控制会使硬件变得更加复杂，更加难以实现高速数字控制了。
现在FPGA它作为一款半定制的电路，他的出现在不同的领域解决了许许多多的定制电路的问题，不仅如此，它还解决了电路数目有限这个十分难解决的缺点。 FPGA出现至今，它经过不断进化，变得不仅含有比较大的容量，而且还含有了十分多的逻辑单元，然而在嵌入式的存储器先进功能的其他部件之中，比方说锁相环，LVDS等，这些对于一些更为复杂的时序逻辑应用。 由于Altera的FLEX / ACEX / APEX系列也就是通常我们所说的SRAM架构，它一般是Altera的FLEX / ACEX / APEX系列芯片也会被我们称作FPGA。而且在上电的时候，FPGA芯片也可以读出EPROM芯片程序RAM里面的数据，并且当完成配置之后，FPGA还可以反复使用。
直流电机的线性机械特性很好，它的优点也十分的多，比如有调速范围宽，起动转矩大，控制电路简单等。然而，机械换向器和通过强制性接触刷，导致它的结构复杂，可靠性差，火花，噪声以及影响DC马达的速度准确度和性能等问题。伴随着科学的进步以及生产制作水平的不断飞速发展，无刷通过电子和机械表的机械刷换替换的直流电动机换向器。所以不仅保留了这种直流电动机的优点，然后目前该技术也已在广泛的领域之中应用。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/1418.html
