使用FPGA進(jìn)行直流電機(jī)控制設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)說明書免費(fèi)下載

　　隨著科技的進(jìn)步，電機(jī)已經(jīng)應(yīng)用在了各個(gè)方面，人們對(duì)于電機(jī)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(shí)現(xiàn)高精度的前提當(dāng)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(dāng)然少不了使用反饋進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，做到自動(dòng)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?yàn)殚_環(huán)控制簡單可靠，能持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。為此，在本次對(duì)直流流電機(jī)的控制實(shí)驗(yàn)中，使用FPGA編程實(shí)現(xiàn)一系列功能，并做到開閉環(huán)能夠手動(dòng)切換。

　　整個(gè)程序包含如下幾個(gè)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(duì)霍爾元件產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行消抖，然后再輸入到測速模塊，這樣能夠提高計(jì)量精度。

　　測速模塊：該模塊對(duì)消抖模塊發(fā)送來的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速然后輸入到顯示模塊進(jìn)行顯示，同時(shí)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(duì)需要顯示的數(shù)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)并進(jìn)行顯示。

　　開閉環(huán)模塊：該模塊對(duì)開環(huán)與閉環(huán)狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行閉環(huán)控制的具體算法實(shí)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(jī)進(jìn)行速度調(diào)控

　　本次設(shè)計(jì)需要使用PWM技術(shù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，需要進(jìn)行閉環(huán)控制和開環(huán)控制。還需要進(jìn)行速度的測試及顯示等功能。

　　做到的性能要求如下：

　　a） 電機(jī)的轉(zhuǎn)速通過矩陣鍵盤的鍵入值進(jìn)控制，同時(shí)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(duì)電機(jī)產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行消抖，使測速更加精準(zhǔn)；

　　d） 開環(huán)和閉環(huán)的控制誤差都得小于2%；

　　e） 進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)時(shí)，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(shí)際轉(zhuǎn)速相比較，通過判斷對(duì)需要轉(zhuǎn)速值進(jìn)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(jī)以驅(qū)動(dòng)之，直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)通過霍爾元件產(chǎn)生脈沖，再通過頻率計(jì)計(jì)數(shù)送入轉(zhuǎn)速檢測模塊，至此便形成了閉環(huán)調(diào)節(jié)。