基于FPGA的直流无刷电机控制

1.引言直流无刷电机具有高速度、高效率、高动态响应、高热容量、高可靠性、低噪声和长寿命等优点,同时因为取消了碳刷、滑环机构,具有体积小、重量轻、稳定便于维护的优势,广泛应用于汽车、航天、家用电器、医疗设备、伺服控制、机器人等多个领域。目前直流无刷电机较多采用DSP或单片机进行控制,随着现场可编程门列阵FPGA的发展与推广,FPGA也开始应用于电机控制领域。与传统的DSP控制相比,FPGA可以根据控制算法灵活配置控制电路,具有更快的处理速度,多轴控制系统控制可以集成在一片FPGA内实现,具有更高的集成度和更低的功耗,并可以更方便的进行模块化设计,便于程序的修改、更新。

基于ZYNQ平台的一体化控制组合

提出一种基于ZYNQ可扩展处理平台的一体化控制组合方案,并使用Vivado开发软件进行软硬件协同设计。其中ARM完成应用层开发及驱动,主要包括系统初始化、参数初始化、伺服系统闭环控制、时序控制、定时器、通信等功能;基于AXI4总线,完成A/D采样芯片控制、开关量信号采集与输出、PWM输出逻辑控制等功能。系统平台实现了时序控制、安全管制、舵机闭环控制等一系列功能。通过地面实验表明:基于ZYNQ平台的一体化控制组合能够完成复杂控制算法的快速运算,运行性能可靠。

信号完整性的研究

信号边沿速率越来越快,片内和片外时钟频率越来越高,导致系统和板级的信号完成性和电磁兼容性问题更加突出。电路的集成规模越大,I/O数越来越多,使得单板互连密度不断加大。产品研发以及推广周期的时间不断减小,使得我们必须面临一次性设计成功的严峻挑战。在电路设计中必须考虑信号完整性问题。