專(zhuān)利名稱(chēng)：一種fpga控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及一種FPGA控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展對(duì)控制系統(tǒng)提出了新的要求。在很多工業(yè)領(lǐng)域，諸如機(jī)器人系統(tǒng)、航天航空器件、軍用控制系統(tǒng)和其他自動(dòng)控制領(lǐng)域都要求更緊湊、更高效、能夠定制化的控制器。現(xiàn)有的控制器大多是基于兩大平臺(tái)PC機(jī)或者嵌入式系。對(duì)于后者，大部分控制器為(先進(jìn)精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))ARM微控制器，或者是數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。其系統(tǒng)一般 是通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，通過(guò)外圍電路來(lái)實(shí)現(xiàn)與機(jī)電系統(tǒng)的通信。對(duì)于這一類(lèi)控制方式，控制信號(hào)由于要經(jīng)過(guò)應(yīng)用軟件、操作系統(tǒng)、固件、硬件的多層傳送，容易出現(xiàn)問(wèn)題，現(xiàn)有的ARM控制系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，像PC系統(tǒng)一樣，其往往會(huì)陷入各種軟件BUG中。對(duì)于DSP系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，雖然其具有硬件乘法器，可以快速地進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算。但由于DSP是基于狀態(tài)機(jī)的典型電子計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，無(wú)法很好地完成并行任務(wù)。在此之前，論文《FPGA-BasedControllers》、《FPGA Design Methodology forIndustrial Control Systems-A Review》很好地說(shuō)明了現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)作為控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)=FPGA為用戶(hù)提供一個(gè)可以制定硬件電路的平臺(tái)，另一方面，互用也可以在其集成的軟核(Soft Core)上進(jìn)行靈活的軟件設(shè)計(jì)，最后通過(guò)自行設(shè)計(jì)或者已有的總線IP (如Avalon、Wishbone)將硬件平臺(tái)集成到整個(gè)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)完全的片上系統(tǒng)(system-on-chip)。而相對(duì)于前兩個(gè)平臺(tái),FPGA還沒(méi)有成熟的針對(duì)控制系統(tǒng)的快速開(kāi)發(fā)平臺(tái)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種FPGA控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。在Matlab/Simulink環(huán)境下,用戶(hù)可以根據(jù)設(shè)計(jì)流程,快速地從次模塊庫(kù)中選取元件作為電子控制系統(tǒng)，與此同時(shí)，結(jié)合Simulink現(xiàn)有的豐富機(jī)電建模資源，進(jìn)行聯(lián)合仿真。仿真成功后可以直接編譯、配置、下載到FPGA控制器上。本實(shí)用新型由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種FPGA控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，包括PID反饋控制模塊、數(shù)字脈沖寬度調(diào)制模塊PWM、正交解碼器模塊。所述正交解碼器由濾波電路、解碼器、速度計(jì)算電路構(gòu)成，將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為位移與速度脈沖信號(hào)；所述PID反饋控制模塊由加法器、延時(shí)器、乘法器構(gòu)成；PID反饋控制模塊為數(shù)字PID模塊或增量式PID模塊，所述數(shù)字PID模塊的控制電路為[0010]
權(quán)利要求1.一種FPGA控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，其特征在于包括正交解碼器模塊、數(shù)字脈沖寬度調(diào)制模塊PWM、PID反饋控制模塊； —所述正交解碼器模塊由濾波電路、解碼器、速度計(jì)算電路構(gòu)成，將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為位移和速度脈沖信號(hào)； ——所述PID反饋控制模塊由加法器、延時(shí)器、乘法器構(gòu)成，將接收到的脈沖信號(hào)與參考輸入的誤差，得到控制信號(hào)； ——所述數(shù)字脈沖寬度調(diào)制模塊PWM由計(jì)數(shù)器、位移器、比較器構(gòu)成，將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖波，對(duì)機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種FPGA控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，其特征在于PID反饋控制模塊為數(shù)字PID模塊或增量式PID模塊，所述數(shù)字PID模塊的控制電路為 <k) 二 Kp[e(k) ++-1})]; 所述增量式PID模塊的控制電路為 = KpHk) I 備2 4J) I Ueiky 。 _ Vmh.. Jnj.Jl. IJ-O
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，提供了一種FPGA控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。該平臺(tái)包括PID反饋控制模塊、數(shù)字脈沖寬度調(diào)制模塊PWM、正交解碼器模塊；正交解碼器將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為位移與速度脈沖信號(hào)；PID反饋控制模塊調(diào)節(jié)接收到的脈沖信號(hào)與參考輸入的誤差，得到控制信號(hào)；數(shù)字脈沖寬度調(diào)制模塊PWM將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖波，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。在Matlab/Simulink環(huán)境下，用戶(hù)可以快速地從次模塊庫(kù)中選取元件作為電子控制系統(tǒng)，結(jié)合Simulink現(xiàn)有的豐富機(jī)電建模資源，進(jìn)行聯(lián)合仿真。仿真成功后可以直接編譯、配置、下載到FPGA控制器上。
文檔編號(hào)G05B11/42GK202362610SQ20112044194
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者李嘯雋, 李琳, 鄒炎飚 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)