不完全微分PID控制的FPGA的研究

介紹了一種不完全微分的PID 控制器在FPGA 上實(shí)現(xiàn)的方法。首先對(duì)不完全微分PID
控制的原理和設(shè)計(jì)中使用的算法進(jìn)行分析，然后，用MATLAB 針對(duì)特定的被控對(duì)象模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，獲得了比較理想的系統(tǒng)輸出。最后，利用VHDL 語(yǔ)言設(shè)計(jì)不完全微分PID 控制器、A/D 和D/A 等各個(gè)模塊，并對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)中的優(yōu)化處理。實(shí)驗(yàn)表明，該設(shè)計(jì)方案可行的，而且本文的設(shè)計(jì)既有很快的運(yùn)行速度，又改善了傳統(tǒng)PID 控制器的控制性能。
關(guān)鍵詞: VHDL ；FPGA ；PID 控制；不完全微分；PID 算法
數(shù)字 PID 控制在生產(chǎn)過(guò)程中是一種最普遍采用的控制方法，在冶金、機(jī)械、化工等行
業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用[1]。但是由于在工業(yè)控制的過(guò)程中設(shè)備不斷的啟動(dòng)和停止，以及現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境條件的限制。即使具有經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的抗干擾設(shè)備的工控計(jì)算機(jī)，都有可能因?yàn)榕既坏娜藶榛蚍侨藶榈母蓴_而出現(xiàn)控制出錯(cuò)。如果能夠設(shè)計(jì)一個(gè)通用的控制芯片來(lái)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備進(jìn)行控制，就可能減少不必要的錯(cuò)誤。
隨著EDA(Electronic Design Automation)技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)PGA(Field Programmable Gate
Array)在數(shù)字邏輯系統(tǒng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。FPGA 最明顯的優(yōu)勢(shì)在于集成度高，體積小，功耗低，可靠性高和電路設(shè)計(jì)比較靈活。因此應(yīng)用FPGA 設(shè)計(jì)各種各樣的芯片的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。本文提出了一種用FPGA 設(shè)計(jì)具有高可靠性的改進(jìn)型的數(shù)字PID 電路。仿真實(shí)驗(yàn)表明：該設(shè)計(jì)方法是可行的，并且在實(shí)際的控制中也具有很好的控制效果。