使用FPGA進行直流電機控制設(shè)計的設(shè)計說明書免費下載

　　隨著科技的進步，電機已經(jīng)應(yīng)用在了各個方面，人們對于電機控制的要求也在不斷地改變著，從最開始的簡單的開與關(guān)控制，到現(xiàn)在的高精度的控制。實現(xiàn)高精度的前提當然是技術(shù)人員的不懈努力的結(jié)果，要做到高精度其中當然少不了使用反饋進行閉環(huán)調(diào)節(jié)，做到自動調(diào)控誤差。雖然閉環(huán)控制有其好處，但是還是不能夠完全放棄開環(huán)控制，因為開環(huán)控制簡單可靠，能持續(xù)穩(wěn)定運行。為此，在本次對直流流電機的控制實驗中，使用FPGA編程實現(xiàn)一系列功能，并做到開閉環(huán)能夠手動切換。

　　整個程序包含如下幾個部分：

　　矩陣鍵盤模塊：使用矩陣鍵盤輸入預(yù)定的轉(zhuǎn)速，使輸入的數(shù)值顯示在數(shù)碼管上，并能夠做到移位顯示。

　　脈沖消抖模塊：對霍爾元件產(chǎn)生的脈沖進行消抖，然后再輸入到測速模塊，這樣能夠提高計量精度。

　　測速模塊：該模塊對消抖模塊發(fā)送來的信號進行計數(shù)，轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速然后輸入到顯示模塊進行顯示，同時把測出的轉(zhuǎn)速輸入到閉環(huán)模塊供反饋比較使用。

　　數(shù)碼管顯示模塊：對需要顯示的數(shù)轉(zhuǎn)化為對應(yīng)二進制數(shù)并進行顯示。

　　開閉環(huán)模塊：該模塊對開環(huán)與閉環(huán)狀態(tài)進行轉(zhuǎn)換，并進行閉環(huán)控制的具體算法實現(xiàn)和調(diào)節(jié)

　　PWM波產(chǎn)生模塊：產(chǎn)生PWM波輸出給直流電機進行速度調(diào)控

　　本次設(shè)計需要使用PWM技術(shù)對電機進行速度調(diào)節(jié)，需要進行閉環(huán)控制和開環(huán)控制。還需要進行速度的測試及顯示等功能。

　　做到的性能要求如下：

　　a） 電機的轉(zhuǎn)速通過矩陣鍵盤的鍵入值進控制，同時轉(zhuǎn)速和鍵入值需要分別顯示在4位的數(shù)碼管上；

　　b） 做到開環(huán)調(diào)節(jié)和閉環(huán)調(diào)節(jié)，能夠自由選擇控制方式；

　　c） 對電機產(chǎn)生的脈沖進行消抖，使測速更加精準；

　　d） 開環(huán)和閉環(huán)的控制誤差都得小于2%；

　　e） 進行閉環(huán)調(diào)節(jié)時，在不影響精度的情況下盡量提高反應(yīng)速度。

　　系統(tǒng)原理框圖如圖一所示：通過轉(zhuǎn)速預(yù)置設(shè)置預(yù)置轉(zhuǎn)速值，若是在開環(huán)情況下，直接將數(shù)據(jù)送入轉(zhuǎn)速寄存產(chǎn)生PWM波。而在閉環(huán)情況下，預(yù)置轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速相比較，通過判斷對需要轉(zhuǎn)速值進行加減，再與鋸齒波比較產(chǎn)生PWM波。將產(chǎn)生的PWM波送入直流電機以驅(qū)動之，直流電機轉(zhuǎn)動通過霍爾元件產(chǎn)生脈沖，再通過頻率計計數(shù)送入轉(zhuǎn)速檢測模塊，至此便形成了閉環(huán)調(diào)節(jié)。