基于NiosⅡ的直流电机PID调速控制系统设计与应用方案

时间:2022-02-05 00:15 作者:leyu乐鱼体育官网入口
本文摘要:0章节 以往的直流电机调压系统一般来说使用单片机或DSP展开掌控,而单片机必须用于大量的外围电路,且系统的可升级性差,如替换控制器,往往要对整个软硬件展开新的设计,可器重性不低。而使用DSP作为主要控制器,如果遇到处置多任务系统时,一片DSP无法胜任,这时就必须再行拓展一片DSP或者FPGA芯片来辅助掌控,从而实施双芯片掌控模式。但这样做到,既减少了两个处理器之间实时和通信的开销,又使系统实时性变差,缩短系统研发时间。

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0章节  以往的直流电机调压系统一般来说使用单片机或DSP展开掌控,而单片机必须用于大量的外围电路,且系统的可升级性差,如替换控制器,往往要对整个软硬件展开新的设计,可器重性不低。而使用DSP作为主要控制器,如果遇到处置多任务系统时,一片DSP无法胜任,这时就必须再行拓展一片DSP或者FPGA芯片来辅助掌控,从而实施双芯片掌控模式。但这样做到,既减少了两个处理器之间实时和通信的开销,又使系统实时性变差,缩短系统研发时间。

基于以上此类问题,本文明确提出了使用Altera公司发售的NiosⅡ软核来掌控直流电机调压系统,它的益处在于Ni-osⅡ归属于硬核处理器,可以必要通过软件形式拓展成双核乃至多核,需要另加芯片;再者NiosⅡ硬核处理器和所有外围电路可以构建到一片FPGA芯片上来构建整个直流电机控制系统,这样毫无疑问大大增大了控制器体积和重量,设计人员也可以在短时间内已完成整个系统的制作,提升了工作效率。  本文利用Altera公司的FPGA芯片EP2C35F672C6作为系统控制器,使用数字PID算法对直流电机展开PWM闭环调压掌控。

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并且利用硬件描述语言(VHDL)自行设计、分解PWM模块和GPS模块,最后通过实验检验了该系统的可行性。  1系统硬件设计  1.1系统总体设计方案  搭配Altera公司的DE2开发板作为研发平台,使用SOPC技术通过在FPGA中植入嵌入式系统处理器NiosⅡ作为核心控制电路,利用FPGA中的可编程逻辑资源和IP软核来包含该嵌入式系统处理器的模块功能模块,借助Avalon总线,构建对外围PWM模块、GPS模块、SDRAM、键盘等硬件的掌控,FPGA通过Avalon总线对输出模块和输入等模块展开配备,整体功能框图如图1右图。    整个系统的主要工作流程如下:当系统启动已完成各单元初始化后,通过键盘输入希望设定值,同时由光电编码器收集测算扭矩传输到GPS模块,通过NiosⅡ处理器处置电机PID控制算法,并将计算出来后的数据传输给自自定义的PWM模块对其展开闭环控制。

最后在NiosⅡIDE上收集到实际输入数据,并通过Matlab软件所画出有掌控曲线波形图,最后对实验结果展开分析。


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