1、電機控制是應用極其廣泛的技術,數字控制器多種多樣,傳統(tǒng)的控制器開發(fā)中普遍涉及到不同功能芯片的配合通信,一定程度上影響系統(tǒng)的執(zhí)行效率。隨著大規(guī)模集成電路及SOC技術的迅速發(fā)展,本世紀初Altera公司提出了SOPC(System On Personal Chip)技術,這項技術實現了在FPGA中嵌入內核處理器,開發(fā)用戶IP核模塊,作為一種新的SOC解決方案其在很多領域得到應用。本文以此為背景,研究開發(fā)SOPC技術在轉臺控制器中的應用,將S

2、OPC技術優(yōu)勢應用到控制領域中。在系統(tǒng)總體設計基礎上,詳細討論并完成了FPGA開發(fā)數字控制器的硬件電路設計、SOPC系統(tǒng)硬件開發(fā)及配置、嵌入式內核軟件編程,在一個芯片上實現了控制器的開發(fā),在減小設備體積、提高算法執(zhí)行效率的同時,使得FPGA可靈活開發(fā)、并行執(zhí)行的優(yōu)勢得到很大的發(fā)揮。
　　本文通過分析實驗轉臺系統(tǒng)的總體結構,完成了數字控制器的FPGA平臺的電路,包括FPGA電源、片外存儲器、串口通信、PWM濾波電路等設計。另外,還完

3、成了基于AD2S80A的旋轉變壓器軸角變換電路的設計和調試,通過與包括驅動器在內的電機系統(tǒng)閉環(huán)結合,完成了閉環(huán)控制系統(tǒng)的搭建。
　　在FPGA中設計和開發(fā)SOPC系統(tǒng)時,充分考慮到了作為電機控制器的需求,本文中結合SOPC Builder及Nios II IDE開發(fā)工具在FPGA芯片中嵌入了Nios II內核,基于Avalon總線規(guī)范將系統(tǒng)功能進行了IP核開發(fā)。在FGPA內實現了AD2S80A數據處理模塊和增量式光電編碼器信號四細

4、分、辨向模塊,并且將兩個模塊進行綜合,充分利用了控制器IO總線,簡化系統(tǒng)的程序開發(fā),增加了控制器的通用性;針對設計的PID控制算法,設計了控制算法IP核,使得算法執(zhí)行結合FPGA硬件運行的并行特性;結合控制器功能要求,完成了包括PWM、串口通信、定時器等在內的各個功能IP核的設計及配置。對以上設計作了仿真驗證,各個模塊邏輯功能符合要求。
　　通過對控制系統(tǒng)的設計及離散化處理,在完成的SOPC系統(tǒng)中編寫內核程序,實現控制算法及各個功