基于NiosⅡ的直流电机PID调速控制系统设计与应用方案

发布时间:2020-12-25    来源:首页 nbsp;   浏览:17757次

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首页-0张以前的直流电机调压系统通常用单片机或DSP控制,单片机应用于许多周边电路,更换控制器等系统升级的可能性经常需要对整个软硬件展开新的设计。重要性不低。如果将DSP用作主控制器,则在报废多任务系统时,如果DSP不能正常工作,则需要再扩展一个DSP或FPGA芯片,实现2芯片控制模式。

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但是,这样不仅可以减少两个处理器之间的实时和通信开销,还可以降低系统实时性能,缩短系统开发时间。基于这些问题,本文明确指出,利用Altera销售的NIOsII软核控制直流电机电压调节系统。

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其优点是NI-OS II是硬核处理器。通过软件格式可以扩展到双核和多核,需要额外的芯片。此外,NIOsII硬核处理器和所有周边电路均可构建在一个FPGA芯片上,构建完整的DC电机控制系统,大大增加控制器的体积和重量,设计师也可以在短时间内完成整个系统的制作,从而提高工作效率。本文以Altera的FPGA芯片EP2C35F672C6为系统控制器,利用数字PID算法对直流电机进行PWM闭环调节控制。

另外,利用硬件描述语言(VHDL)自行设计、分解PWM模块和GPS模块后,通过实验验证了系统的可行性。1系统硬件设计1.1系统总体设计方案与Altera的DE2开发版一起,以SOPC技术为研发平台,将嵌入式系统处理器NIOsII移植到FPGA作为核心控制电路,利用FPGA的可编程逻辑资源和IP软内核,包含嵌入式系统处理器的模块功能模块,构建对周边PWM模块、GPS模块、SDRAM、键盘等硬件的控制,FPGA通过Avalon总线扩展输出模块和输入等模块。完整的功能框如图1的右图所示。整个系统的主要工作流程如下:系统引导完成每个单元初始化后,通过键盘输入所需设置,将光电编码器收集计算的转矩发送到GPS模块,并通过NIOSII处理器处理电机PID控制算法。

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将计算的数据发送到用户定义的PWM模块,以扩展闭环控制。最后,从NIOsIDE收集实际输入数据,通过Matlab软件绘制控制曲线波形图,然后分析实验结果。

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