隨著永磁同步電機在許多領域得到廣泛應用，對永磁同步電機的研究成為一種必然的發(fā)展趨勢，具有實際的意義和價值。本文采用TI公司專用于電機控制的TMS320F240型數(shù)字信號處理器作為核心，開發(fā)了全數(shù)字化的永磁同步電機矢量控制調速系統(tǒng)的軟件，并在改進的清華電機控制試驗平臺上進行了帶機試驗，結果驗證了系統(tǒng)設計方案的可行性。 本文首先深入的研究了永磁同步電機的矢量控制理論，建立了永磁同步電機數(shù)學模型，并在此基礎上討論了永磁同步電機的矢量控制調速方案；然后，以清華電機控制試驗平臺為基礎介紹了控制系統(tǒng)硬件結構，其中主要論述了控制電路各部分及外圍輔助電路的設計和調試。在硬件的基礎上，軟件采用匯編語言編程，實現(xiàn)了轉速和電流雙閉環(huán)矢量控制，并給出了系統(tǒng)主程序和PWM下溢中斷處理程序流程圖，永磁同步電機矢量控制的主要控制策略如轉子相位的初始化、電流采樣、速度位置采樣、矢量坐標變換、sinθ、cosθ值生成、PI調節(jié)、空間電壓矢量(SVPWM)模塊等都是在PWM下溢中斷服務子程序中完成的。為達到數(shù)值的統(tǒng)一，對軟件中所采用的參數(shù)進行了定標。最后在基于硬件平臺的基礎上，對軟件進行帶機調試，試驗表明電機能快速響應并跟蹤給定轉速，從而證明整個系統(tǒng)設計的正確性。 另外，本文還在MATLAB／SIMULINK的基礎上，建立采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制器的永磁同步電機的仿真模型，仿真結果表明：該控制系統(tǒng)具有較好的位置響應和抗干擾能力強。 在論文的最后，對全文的工作做了總結。
標簽： DSP 永磁同步電動機 矢量控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-27
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本文以電機控制DSPTMS320LF2407為核心，結合相關外圍電路，運用新型SVPWM控制方法，設計電梯專用變頻器。為了達到電梯專用變頻器大轉矩、高性能的要求，在硬件上提高系統(tǒng)的實時性、抗干擾性和高精度性；在軟件上采用新型SVPWM控制方法，以消除死區(qū)的負面影響，另外單神經(jīng)元PID控制器應用于速度環(huán)，對速度的調節(jié)作用有明顯改善。通過軟硬件結合的方式，改善電機輸出轉矩，使電梯控制系統(tǒng)的性能得到提高。 系統(tǒng)主電路主要由三部分組成：整流部分、中間濾波部分和逆變部分，分別用6RI75G-160整流橋模塊、電解電容電路和7MBP50RA120IPM模塊實現(xiàn)。并設計有起動時防止沖擊電流的保護電路，以及防止過壓、欠壓的保護電路。其中，對逆變模塊IPM的驅動控制是控制電路的核心，也是系統(tǒng)實現(xiàn)的主要部分。控制電路以DSP為核心，由IPM驅動隔離控制電路、轉速位置檢測電路、電流檢測電路、電源電路、顯示電路和鍵盤電路組成。對IPM驅動、隔離、控制的效果，直接影響系統(tǒng)的性能，反映了變頻器的性能，所以這部分是改善變頻器性能的關鍵部分。另外，本課題擬定的被控對象是永磁同步電動機(PMSM)，要對系統(tǒng)實現(xiàn)SVPWM控制，依賴于轉子位置的準確、實時檢測，只有這樣，才能實現(xiàn)正確的矢量變換，準確的輸出PWM脈沖，使合成矢量的方向與磁場方向保持實時的垂直，達到良好的控制性能，因此，轉子位置檢測是提高變頻器性能的一個重要環(huán)節(jié)。 系統(tǒng)采用的控制方式是SVPWM控制。本文從SVPWM原理入手，分析了死區(qū)時間對SVPWM控制的負面作用，采用了一種新型SVPWM控制方法，它將SVPWM的180度導通型和120度導通型結合起來，從而達到既可以消除死區(qū)影響，又可以提高電源利用率的目的。另外，在速度調節(jié)環(huán)節(jié)，采用單神經(jīng)元PID控制器，通過反復的仿真證明，在調速比不是很大的情況下，其對速度環(huán)的調節(jié)作用明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制器。 通過實驗證明，系統(tǒng)基本上達到高性能的控制要求，適合于電梯控制系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-05-21
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PID算法自從問世以來，一直受到廣泛的關注。隨著現(xiàn)代控制理論及智能控制技術的發(fā)展，PID算法也得到了長足的發(fā)展。結合傳統(tǒng)的PID控制算法，針對特定的控制領域，出現(xiàn)了一些新的控制算法，模糊PID控制算法就是在此基礎上漸漸形成并凸顯其控制特色。 同時隨著微電子技術的發(fā)展，現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA的發(fā)展及其EDA技術的日漸成熟，為集成控制芯片開拓了廣闊的發(fā)展空間。FPGA的發(fā)展為基于硬件的算法模塊的實現(xiàn)提供了可能性，同時節(jié)省了外圍的電路，使算法模塊的集成度大大提高。 本文針對當前國內外在算法研究方面的熱點問題，對模糊PID算法進行了深入的分析和研究。通過對汽輪機調節(jié)系統(tǒng)的結構分析，對其進行了數(shù)學建模。采用某汽輪機的實際設計運行參數(shù)，利用Matlab仿真軟件，對該汽輪機的數(shù)學模型進行了甩負荷動態(tài)特性仿真。仿真結果表明，模糊PID可以更好地解決汽輪發(fā)電機組在甩負荷過程中由于機組轉子飛升量太大而導致危急保安裝置動作，使得汽輪發(fā)電機組意外停機的問題，能夠保證汽輪發(fā)電機組在意外甩負荷時機組正常的機械運轉。根據(jù)模糊控制理論的特點及EDA技術和FPGA可編程邏輯器件的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了在FPGA上實現(xiàn)模糊PID算法的具體實現(xiàn)方案。在綜合分析算法特性的基礎上，選擇Altera公司生產(chǎn)的CycloneⅡ系列中的EP2C35F672C6作為目標芯片，利用分層模塊化設計思想，在Altera公司提供的QuartusⅡ開發(fā)環(huán)境中，利用原理圖設計輸入和VHDL設計輸入相結合的方式實現(xiàn)了模糊PID控制算法，同時分別對實現(xiàn)的各個功能模塊和整個算法模塊進行了功能時序仿真。根據(jù)仿真結果分析，該設計實現(xiàn)了的模糊PID控制功能。 該控制算法模塊的FPGA實現(xiàn)很好的避免了因CPU或者其它問題導致算法程序跑飛、程序死循環(huán)、復位不可靠等問題，提高了控制的可靠性。同時加強了模塊的通用性，減少了系統(tǒng)硬件開發(fā)周期，節(jié)省了外圍設備的電路，降低了設計開發(fā)成本。
上傳時間： 2013-07-21
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“計算機組成原理”是計算機專業(yè)的一門核心課程。傳統(tǒng)的計算機組成原理實驗是在指令格式、尋址方式、運算器、控制器、存儲器等都相對固定的情況下進行，學生主要進行功能實現(xiàn)和驗證，缺少自主設計和創(chuàng)新過程。 為改變這種狀況，須更新現(xiàn)有的計算機組成原理實驗系統(tǒng)。采用FPGA芯片作為載體，使用EDA開發(fā)工具，用硬件描述語言實現(xiàn)不同的硬件邏輯，再與硬件的輸入輸出接口線路相連，最終組成一臺可用于組成實驗教學的完整計算機系統(tǒng)。這期間學生將掌握組成原理實驗系統(tǒng)的各個部件的功能及其相互之間如何協(xié)作。本實驗系統(tǒng)能夠讓學生完成有關計算機組成原理的部件實驗和整機實驗：部件實驗包括加法器、乘法器、除法器、算術邏輯運算單元、控制器、存儲器等；整機實驗可以獨立實現(xiàn)各部件的功能描述。該系統(tǒng)能夠幫助學生鞏固課堂知識并增強設計能力。 為實現(xiàn)上述目的，依據(jù)EDA技術的開發(fā)流程和方法，建立了一個完整的體系，其中包括控制模塊、內存模塊、運算器模塊、通用寄存器組及其控制部件、程序計數(shù)器、地址寄存器、指令寄存器、時序部件、數(shù)據(jù)控制部件、狀態(tài)值控制部件，以及為幫學生調試而專門設計的輸出觀察部件。在Quartus Ⅱ開發(fā)環(huán)境下，使用Altera公司FPGA芯片，采用VHDL，語言設計并實現(xiàn)了上述模塊。經(jīng)過仿真測試，所實現(xiàn)的各功能模塊作為獨立部件時能完成各自功能：而將這些部件組合起來的整機系統(tǒng)，可以執(zhí)行程序段和進行各種運算處理，達到了設計要求。
標簽： FPGA 計算機組成原理 實驗系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-01
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通用異步收發(fā)器UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)是廣泛使用的串行傳輸協(xié)議。串行外設用到異步串行接口一般采用專用集成電路實現(xiàn)。但是這類芯片一般包含許多輔助模塊，而時常不需要使用完整的UART的功能和輔助功能，或者當在FPGA上設計時，需要將UART功能集成到FPGA內部而不能使用芯片。藍牙主機控制器接口則是實現(xiàn)主機設備與藍牙模塊之間互操作的控制部件。當在使用藍牙設備的時候尤其是在監(jiān)控場所，接口控制器在控制數(shù)據(jù)與計算機的傳輸上就起了至關重要的作用。 論文針對信息技術的發(fā)展和開發(fā)過程中的實際需要，設計了一個藍牙HCI-UART(Host Controller Interface-Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)控制接口的模塊。使用VHDL將其核心功能集成，既可以單獨使用，也可集成到系統(tǒng)芯片中，并且整個設計緊湊、穩(wěn)定且可靠，其用途廣泛，具有一定的使用價值。 本設計采用TOP-DOWN設計方法，整體上分為UART接口和藍牙主機控制器接口兩部分。首先根據(jù)UART和藍牙主機控制器接口的實現(xiàn)原理和設計指標要求進行系統(tǒng)設計，對系統(tǒng)劃分模塊以及各個模塊的信號連接；然后進行模塊設計，設計出每個模塊的功能，并用VHDL語言編寫代碼來實現(xiàn)模塊功能；再使用ISE8.2I自帶的仿真器對各模塊進行功能仿真和時序仿真；最后進行硬件驗證，在Virtex-II開發(fā)板上對系統(tǒng)進行功能驗證。實現(xiàn)了發(fā)送、接收和波特率發(fā)生等功能，驗證了結果，表明設計正確，功能良好，符合設計要求。
上傳時間： 2013-07-13
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近年來，基于DSP和FPGA的運動控制系統(tǒng)己成為新一代運動控制系統(tǒng)的主流。基于DSP和FPGA的運動控制系統(tǒng)不僅具有信息處理能力強，而且具有開放性、實時性、可靠性的特點，因此在機器人運動控制領域具有重要的應用價值。 論文從步行康復訓練器的設計與制作出發(fā)，主要進行機器人的運動控制系統(tǒng)設計和研究。文章首先提出了多種運動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。根據(jù)它們的優(yōu)缺點，選定以DSP和FPGA為核心進行運動控制系統(tǒng)平臺的設計。 論文詳細研究了以DSP和FPGA為核心實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)的軟、硬件設計，利用DSP實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)總體結構與相關功能模塊，利用FPGA實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)地址譯碼電路、脈沖分配電路以及光電編碼器信號處理電路，并對以上電路系統(tǒng)進行了功能仿真和時序仿真。 結果表明，基于DSP和FPGA為核心的運動控制系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了設計功能要求，同時提高了機器人運動控制系統(tǒng)的開放性、實時性和可靠性，并大大減小了系統(tǒng)的體積與功耗。
上傳時間： 2013-05-29
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數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是信號與信息處理系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，同時也是軟件無線電系統(tǒng)中的核心模塊，在現(xiàn)代雷達系統(tǒng)以及無線基站系統(tǒng)中的應用越來越廣泛。為了能夠滿足目前對軟件無線電接收機自適應性及靈活性的要求，并充分體現(xiàn)在高性能FPGA平臺上設計SOC系統(tǒng)的思路，本文提出了由高速高精度A/D轉換芯片、高性能FPGA、PCI總線接口、DB25并行接口組成的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計方案及實現(xiàn)方法。其中FPGA作為本系統(tǒng)的控制核心和傳輸橋梁，發(fā)揮了極其重要的作用。通過FPGA不僅完成了系統(tǒng)中全部數(shù)字電路部分的設計，并且使系統(tǒng)具有了較高的可適應性、可擴展性和可調試性。 在時序數(shù)字邏輯設計上，充分利用FPGA中豐富的時序資源，如鎖相環(huán)PLL、觸發(fā)器，緩沖器FIFO、計數(shù)器等，能夠方便的完成對系統(tǒng)輸入輸出時鐘的精確控制以及根據(jù)系統(tǒng)需要對各處時序延時進行修正。 在存儲器設計上，采用FPGA片內存儲器。可根據(jù)系統(tǒng)需要隨時進行設置，并且能夠方便的完成數(shù)據(jù)格式的合并、拆分以及數(shù)據(jù)傳輸率的調整。 在傳輸接口設計上，采用并行接口和PCI總線接口的兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。通過FPGA中的宏功能模塊和IP資源實現(xiàn)了對這兩種接口的邏輯控制，可使系統(tǒng)方便的在兩種傳輸模式下進行切換。 在系統(tǒng)工作過程控制上，通過VB程序編寫了應用于PC端的上層控制軟件。并通過并行接口實現(xiàn)了PC和FPGA之間的交互，從而能夠方便的在PC機上完成對系統(tǒng)工作過程的控制和工作模式的選擇。 在系統(tǒng)調試方面，充分利用QuartuslI軟件中自帶的嵌入式邏輯分析儀SignalTaplI，實時準確的驗證了在系統(tǒng)整個傳輸過程中數(shù)據(jù)的正確性和時序性，并極大的降低了用常規(guī)儀器觀測FPGA中眾多待測引腳的難度。 本文第四章針對FPGA中各功能模塊的邏輯設計進行了詳細分析，并對每個模塊都給出了精確的仿真結果。同時，文中還在其它章節(jié)詳細介紹了系統(tǒng)的硬件電路設計、并行接口設計、PCI接口設計、PC端控制軟件設計以及用于調試過程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法，并且也對系統(tǒng)的仿真結果和測試結果給出了分析及討論。最后還附上了系統(tǒng)的PCB版圖、FPGA邏輯設計圖、實物圖及注釋詳細的相關源程序清單。
標簽： FPGA 控制 高速數(shù)據(jù)
上傳時間： 2013-07-09
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本文對基于FPGA的液晶顯示控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)進行了研究。設計中從LCD技術參數(shù)著手，通過對顯示驅動系統(tǒng)結構與工作原理的研究，設計出顯示控制系統(tǒng)的框圖及各功能模塊的VHDL程序，通過單片機系統(tǒng)配置FPGA芯片，控制LCD顯示相應的漢字和圖形。LCD顯示控制系統(tǒng)由顯示控制電路、顯示驅動電路和相關外圍輔助電路組成。顯示控制電路從電路中各個功能模塊所需要的控制時序信號出發(fā)，通過對其工作過程的研究，設計出控制器、RAM控制器等各功能模塊。顯示驅動電路從LCD工作所需要的掃描時序信號出發(fā)，設計出時序發(fā)生電路等各功能模塊。所有的VHDL程序通過了MAX+PLUS—II軟件實現(xiàn)編譯及仿真后，在實際的硬件中調試通過。
標簽： FPGA 液晶顯示 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：asasasas
論文以反應式步進電機為研究對象，應用了先進的FPGA/CPLD技術，設計了一種全數(shù)字的步進電機控制系統(tǒng)，通過了仿真、綜合和下載的各個程序測試環(huán)節(jié)，并在實驗中得到了良好的應用。 本論文分析了反應式步進電機工作原理以及其具體的控制過程，然后闡述了FPGA的設計原理以及所涉及到的相關芯片，接著對所要應用的硬件語言VerilogHDL方面的知識進行了簡要地介紹，這些為論文的具體設計部分提供了理論基礎。 本系統(tǒng)針對需要實現(xiàn)對步進電機的調速，設計出了一種符合要求的連續(xù)可調的脈沖信號發(fā)生器，整個脈沖信號發(fā)生器有兩個大的模塊組成，最后用一個頂層的模塊將二者連接起來，并且每個子模塊以及頂層的模塊都通過了仿真測試。系統(tǒng)采用了模塊化的設計思路，為系統(tǒng)的設計和維護提供了方便，同時也提高了系統(tǒng)性能的可擴展性。系統(tǒng)采用一種軟件硬化的設計思路，應用了VerilogHDL硬件語言，該語言較容易理解。軟件也是采用了目前應用比較廣泛的幾種。在最后的實物實驗中也取得了良好的效果，從而證明了設計的正確性。論文針對VerilogHDL硬件語言的應用技巧以及實際編寫程序中經(jīng)常遇到的問題都做了詳細的解釋，并提出了幾個解決問題的方法；對于如何合理的選擇芯片，文章也做了仔細說明。 FPGA+VerilogHDL+EDA工具構成的數(shù)字系統(tǒng)現(xiàn)場集成技術，是本系統(tǒng)設計的核心部分，該門技術具有操作靈活、利用廣泛以及價廉等特點。該門技術具有旺盛的生命力和廣闊的前景，必然推動著整個集成電路產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)集成的進一步發(fā)展。整個系統(tǒng)設計采用了全數(shù)字化的控制方案，使系統(tǒng)更加緊湊、更加合理以及經(jīng)濟節(jié)約。由于系統(tǒng)的全數(shù)字化，使得整個系統(tǒng)運行變得十分可靠，調試也極為方便。作為一種先進技術的應用，論文在很多方面做了新的嘗試。
標簽： FPGA 步進電機控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-05-20
上傳用戶：zoushuiqi
可編程邏輯器件FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)和CPLD(復雜可編程邏輯器件)越來越多的應用于數(shù)字信號處理領域，與傳統(tǒng)的ASIC(專用集成電路)和DSP(數(shù)字信號處理器)相比，基于FPGA和CPLD實現(xiàn)的數(shù)字信號處理系統(tǒng)具有更高的實時性和可嵌入性，能夠方便地實現(xiàn)系統(tǒng)的集成與功能擴展。 FFT的硬件結構主要包括蝶形處理器、存儲單元、地址生成單元與控制單元。本文提出的算法在蝶形處理器內引入流水線結構，提高了FFT的運算速度。同時，流水線寄存器能夠寄存蝶形運算中的公共項，這樣在設計蝶形處理器時只用到了一個乘法器和兩個加法器，降低了硬件電路的復雜度。 為了進一步提高FFT的運算速度，本文在深入研究各種乘法器算法的基礎上，為蝶形處理器設計了一個并行乘法器。在實現(xiàn)該乘法器時，本文采用改進的布斯算法，用以減少部分積的個數(shù)。同時，使用華萊士樹結構和4-2壓縮器對部分積并行相加。 本文以32點復數(shù)FFT為例進行設計與邏輯綜合。通過設計相應的存儲單元，地址生成單元和控制單元完成FFT電路。電路的仿真結果與軟件計算結果相符，證明了本文所提出的算法的正確性。 另外，本文還對設計結果提出了進一步的改進方案，在乘法器內加入一級流水線寄存器，使FFT的速度能夠提高到當前速度的兩倍，這在實時性要求較高的場合具有極高的實用價值。
上傳時間： 2013-07-18
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