基于DSP+FPGA的旋转平台自抗扰控制方法

旋转平台在低速运转过程中易产生非线性摩擦,由于非线性因素的影响,传统PID算法的控制效果远不能满足超精密运动平台定位精度高、响应快速等要求。因此,设计了基于DSP+FPGA的旋转平台自抗扰控制算法(active disturbance rejection control,ADRC),利用扩张状态观测器(extend states observer,ESO)对系统内外部未知扰动进行实时估计并予以补偿,提升系统响应速度,增强鲁棒性与抗干扰能力。最后,通过正弦扫描实验进行验证,PID对正弦输入信号无法及时响应,超调明显;ADRC响应迅速,稳态误差波动小。相比PID,ADRC最大跟踪误差降低79.5%,跟踪误差平均值降低65.4%。

基于FPGA的DSP与ARINC429总线控制器接口设计

提出了一种基于FPGA的DSP与ARINC429总线控制器的接口设计方法和电路,该设计方法也适用于DSP与串口控制器、CAN控制器等接口的扩展设计。首先,分析了TMS320C6713 EMIF与HI-8582的主要信号与时序,表明通过FPGA实现译码逻辑和时序控制就可实现TMS320C6713与HI-8582之间的通信;接着,给出了详细的硬件设计和接口逻辑设计;然后,讨论了ARINC429总线驱动软件设计;最后,通过环境试验和实际应用验证了该接口电路工作稳定可靠。

基于反馈控制结构的FFT信号处理器设计与FPGA实现

研究了基于FPGA的基-2 FFT算法的设计与实现。为减小硬件资源开销,论文采用蝶形运算单元和控制器单元构成的反馈结构对基-2 FFT处理器的硬件j结构进行了总体设计,采用时序控制方法完成蝶形运算电路设计,采用同步有限状态机(FSM,finite state machine)方法实现了旋转因子系数的产生与控制。并基于Quartus II软件平台,完成了整个FFT处理器电路的FPGA实现,最后通过仿真验证了设计方案的正确性。

基于DSP28335的FPGA软件在线升级方法

在DSP+FPGA架构的嵌入式系统中,一些产品不具备拆卸外壳通过JTAG接口进行软件升级的条件。针对这一问题,提出了一种基于TMS320F28335的FPGA软件在线升级方法。该方法通过上位机将FPGA代码发送给TMS320F28335,TMS320F28335通过GPIO模拟JTAG时序,完成对配置PROM芯片的擦除、编程和校验操作,重新上电后FPGA从配置PROM加载新程序。在理论分析的基础上,给出了所提方法的硬件原理图和软件实现流程。大量实验结果表明,该方法具有较好的可行性、稳定性和可靠性,可以实现DSP+FPGA架构下不拆产品就可升级FPGA软件的目的。

基于双DSP-FPGA架构的城轨列车电力牵引控制系统

牵引控制系统是城轨列车电力牵引系统的核心部件之一,是牵引系统强、弱电交互的中枢纽带。由于城轨列车控制系统接口丰富且逻辑算法复杂、通信任务繁重,简单的控制架构已不能满足要求,进而提出了一种基于双浮点数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的系统架构,充分利用DSP强大的数字信号处理能力和FPGA强大的高速并行处理能力。给出了基于任务类型的硬件架构和基于处理速率需求的软件架构设计模式,C/C++、高速硬件描述语言(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,VHDL)及界面语言和相关支持软件用于实现所有牵引控制任务的调度管理和控制。在地铁和轻轨列车电力牵引系统上的成功运用,验证了提出的牵引控制系统架构的可行性和合理性。

基于DSP与FPGA的运动控制器设计

设计了一种基于DSP和FPGA的四轴伺服电机运动控制器,该控制器选用DSP与FPGA作为核心部件。针对运动控制中的一些具体问题,如高速、高精度、实时控制等,规划了DSP的功能扩展,在FPGA上设计了功能相互独立的四轴运动控制电路。该电路接收和处理4路编码器反馈信号;可以处理原点、正负方向、到位以及急停等数字量输入信号;提供16路数字输入输出信号作为系统一般功能扩充使用;具有较高的集成度和灵活性。

一种基于DSP+FPGA的电子凸轮控制方法

针对基于DSP+FPGA架构的控制卡中集成电子凸轮功能以及减轻DSP工作负担的需求,提出了一种基于DSP和FPGA的电子凸轮开环控制的方法。该方法以离散后的等加速度区间为凸轮运动控制的基本单元,并对DSP和FPGA进行了功能划分,将DSP作为主处理器,负责规划凸轮的运动规律,向FPGA发送各小区间上的运动命令并查询FPGA中电子凸轮模块对运动命令的执行情况,使凸轮运动与控制卡的其他任务相协调;将FPGA作为协处理器,负责实现小区间上的运动控制以及相关的接口功能。FPGA中的电子凸轮模块采用级联的两个DDA算法块生成进给脉冲。DDA算法的仿真实验结果表明,进给脉冲的频率变化平滑。现场应用结果表明,各个小区间内的运动速度变化平滑,相邻小区间的速度衔接是连续的,系统运行稳定可靠。

基于双DSP与FPGA的飞机发电机控制器的设计

根据先进飞机对实时性和可靠性的要求,提出了一种基于定点+浮点双DSP的全数字式飞机发电机控制器设计方案;采用定点DSP TMS320F2812实现整个GCU的管理和通信功能,新型浮点型DSP TMS320F28335实现复杂的电压调节控制算法,采用FP-GA对状态和控制信号进行逻辑综合,共同完成GCU对飞机发电机的控制保护功能;同时采用嵌入式实时操作系统DSP/BIOS作为TMS320F2812管理软件的开发平台,进行实时多任务设计;该发电机控制器实时性好、可靠性高,还具有很好的扩展性。

基于DSP与FPGA的变流器通用控制平台研究

提出一种基于DSP和现场可编程门阵列(FPGA)双CPU结构的新型变流器控制系统方案,其中DSP完成变流器控制策略的实现,主要包括:最大功率点跟踪、电压电流双闭环控制、低电压穿越控制、通信功能;FPGA完成三相锁相环控制、AD芯片采样控制、SVPWM波形控制、逻辑输出控制以及各类故障信号检测与停机保护功能,并采用了基于WIFI模块的风电故障信息传输系统。以双馈风电变流器为模型,设计了双馈风力发电变流器系统,完成了两电平与三电平SVPWM控制算法的FPGA实现。最后在自主研发的1.5 MW,2 MW双馈式变流器样机与光伏逆变器样机上进行了大量实验和长期的现场试运行,验证了控制系统平台的可行性与实用性。

基于DSP与FPGA的跟踪伺服运动控制器设计

在分析光电跟踪伺服系统特点的基础上,以TI公司DSP芯片TMS320F2812作为主控制芯片,采用FPGA进行逻辑时序控制,设计了基于DSP和FPGA的多轴伺服运动控制器。给出了该控制器的功能和硬件结构以及软件流程设计。实验结果表明,该控制器具有高集成度、灵活性、实时性、模块化的特点,完全满足了在复杂环境下对伺服系统控制的要求。

基于DSP/FPGA的级联型固态变压器控制研究

级联型固态变压器是构建能源互联网的核心设备。然而单一控制器不能满足级联型固态变压器快速控制和各开关器件PWM脉冲信号数量的要求。对此根据级联型固态变压器的基本工作原理,采用了基于DSP与FPGA的协同控制器。该协同控制器通过高性能DSP实现控制算法的快速准确计算,并使用SPI通信总线发送PWM调制信号数据至FPGA。同时利用FPGA的并行机理,更好地实现了基于载波相移技术的PWM调制,而FPGA丰富的端口也满足PWM脉冲信号的数量要求。最后在380 V/2 k W两级级联H桥固态变压器样机上进行了实验。结果表明,所采用协同控制器,既可增加PWM脉冲信号数量,也能够自主适配级联级数,实现对整个系统的综合控制,具有较好的可行性和有效性。

一种基于DSP-FPGA的辅助逆变器核心控制系统

辅助逆变器为电力机车辅助设备供电,其性能将直接影响电力机车的整体运行情况。本文所述辅助逆变器核心控制系统采用基于浮点数字信号处理器(digital signal processor,DSP)和现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的系统架构。以FPGA部分为重点,采用了一种基于矢量旋转的简化三电平空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM),并通过三角函数运算的简化、高效率除法器等关键性设计避免DSP进行大量三角函数运算,减少硬件资源占用。实现了基于FPGA的AD采样与数据处理及DSP与FPGA之间基于双端口RAM的异步通信,充分利用了FPGA强大的高速并行处理能力。最后,搭建基于RT-LAB与辅助逆变器核心控制系统的半实物实验平台,实验结果证明了辅助逆变器核心控制系统FPGA部分设计方案的可行性与正确性。

基于DSP+FPGA架构的嵌入式运动控制平台设计

针对一体化转台控制所需的运动位置的高速采集与实时显示、多工作模式的运动轨迹和位置的实时控制以及远程控制的通信等要求,设计了一种基于DSP和FPGA的嵌入式运动控制平台。所设计的系统充分利用具有丰富外设资源和浮点运算能力的高性能DSP芯片作为主控制单元,并采用FPGA芯片Nios内核为协处理器实现良好的人机交互控制。实验结果表明,该系统具有高集成度、稳定等特点,已成功应用于一体化转台控制系统。

基于DSP和FPGA的运动控制器高速串行通信设计

文章简要介绍了以ARM为主控制器,DSP+FPGA为从控制器(运动控制器)的主从式高性能数控系统,在综合比较主从控制器各种通信方案优缺点的基础上,提出了一种基于RS-485的高速串行通信方案。利用现场可编程门阵列(FPGA)芯片,完成多通道异步收发器(UART)的扩展及其收发双缓冲先进先出(FIFO)存储器功能设计;利用DSP完成串行通信软件设计。由DSP控制UART在3.125Mbps波特率下稳定工作,实现了主从控制器之间的高速串行通信。实验结果表明所设计的方案能够满足数控机床主从控制器之间的通信要求。

基于DSP和FPGA的望远镜伺服控制系统设计

针对交流永磁同步电机驱动的大型望远镜的高精度、低速平稳运行问题,研制了一套基于浮点数字信号处理器(DSP)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的驱动控制器。该控制器以DSP作为主控制器,FPGA作为协控制器,主控制器完成控制算法、接受指令等功能,协控制器实现PWM产生、电流采集、速度检测等功能。根据永磁同步电机矢量控制原理建立了永磁同步电机的数学模型,进行了永磁同步电机控制器的硬件设计;在硬件设计的基础上,采用自适应PI对望远镜的低速控制性能进行了研究。实验结果表明:当望远镜以32.4(″)/s匀速运行时,速度波动范围为±0.648(″)/s;当对望远镜做最大速度为1(°)/s,最大加速度为1(°)/s2的正弦引导时,最大引导误差为9.72″,引导误差RMS值为3.24″;该驱动控制系统能够实现望远镜的低速平稳运行,满足大型望远镜伺服控制系统的性能要求。

基于DSP和FPGA的运动控制器的设计与实现

针对数控系统的工作特点和要求,通过对TI公司推出的DSP芯片TMS320C6713和ACTEL公司的FPGA芯片A3P400功能和特点的深入分析,给出了一种基于DSP和FPGA的运动控制器的设计与实现。在充分考虑上述芯片特点和资源的基础上,该控制器采用浮点型DSP与FPGA,能够更好地满足数控系统对运动控制单元的实时性和控制精度的苛刻要求。同时介绍了运动控制器的硬件整体结构及主要模块的详细设计,并给出了DSP软件实现的程序结构框架。

基于DSP和FPGA的开放式数控系统运动控制的设计与仿真

为验证提出的开放式数控系统结构模型,对开放数控系统的运动控制部分进行了设计和仿真.采用高速数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)和现场可编程门阵列(Field Programmalble Gate Array,FPGA)搭建运动控制的硬件平台,完成对伺服电机和步进电机的四轴控制.通过对三相无刷直流电机和步进电机的四轴联动控制仿真分析,表明该运动控制系统能够实现对不同电机的四轴联动控制,且控制精度在1μm以内,四轴联动速度可达60m/min,达到了中高档数控系统的要求.

变流器数字控制系统中基于IP软核的DSP,MCU和FPGA芯片间的数据通信技术

针对变流器数字控制系统的DSP,MCU和FPGA芯片需要快速、可靠地完成一定数据量通信的要求,基于FPGA的IP软核实现双口RAM方法,研究适用于MCU,DSP和FPGA芯片间的数据通信技术。首先利用Altera公司提供的FPGA开发环境Quartus中的MegaWizard进行配置,实现1个双口RAM模块;基于该模块,依次设计单向三口RAM模块、双向三口RAM模块以及双向三口RAM模块与MCU和DSP芯片的接口部分,并将带有与MCU和DSP芯片接口的双向三口RAM模块封装成1个用户可以直接使用的顶层模块。对该顶层模块进行编译的结果表明:该技术可以可靠、经济和方便地实现变流器数字控制系统中MCU,DSP和FPGA芯片间的数据通信。

基于ARM+DSP+FPGA的机器人运动控制器研究

为了满足机器人运动控制器实时性的要求,研究一种基于ARM+DSP+FPGA的机器人运动控制器,分析该机器人运动控制器的体系结构特点、硬件电路设计和各主要模块。所研究的控制器能够实现机器人可靠的运动控制。

一种基于DSP与FPGA的多路微特电机控制系统

设计了一种新型多路直流微特电机控制系统,用FPGA对多路直流电机的速度和位置编码实现硬件解调,DSP以读取外部数据方式读取各路电机速度,并进行PID控制。该方法设计简单,性能可靠,系统可以根据不同电机的工作特性设置采样时间,使得测速更加准确。在实际应用中,具有响应时间短、控制精度高等特点,适用于机器人足球赛等多路直流微特电机同时工作的场合。