基于fpga的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫吧在線文庫
【正文】 z的頻率c0。圖 11 PWM產(chǎn)生原理圖三角波的實(shí)現(xiàn)是通過10位計(jì)數(shù)器IP核設(shè)置為增減計(jì)數(shù)模式，增減計(jì)數(shù)控制使能端為1時(shí)增計(jì)數(shù)，為0時(shí)是減計(jì)數(shù)。由式（59）可以得到控制器的第k－1個(gè)采樣時(shí)刻的輸出值為： （510）將式（5－8）與式（510）相減并整理，就可以得到增量式PID控制算法公式為： （511） 增量式PID控制算法與位置式PID算法式（58）相比，計(jì)算量小的多，因此在實(shí)際中得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)n=256r/min， =1/24， =，則可以得到N=211。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)主函數(shù)主要完成功能：主函數(shù)流程圖見下圖所示：初始化液晶鍵盤函數(shù)功能設(shè)置函數(shù)啟動函數(shù)電機(jī)控制函數(shù)給定速度設(shè)置函數(shù)數(shù)速度控制選擇函數(shù)顯示函數(shù)實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)主函數(shù)截圖如下：圖17 系統(tǒng)主函數(shù)、開關(guān)磁阻電機(jī)位置檢測捕獲中斷函數(shù)本設(shè)計(jì)捕獲功能的實(shí)現(xiàn)是同過NIOS的IO口外設(shè)，將其設(shè)置為2輸入的輸入端口，此時(shí)IO口具有捕獲功能，可以檢測開關(guān)磁阻電機(jī)的兩個(gè)位置傳感器的位置信號，在NIOS軟件編程中讀取捕獲到狀態(tài)值，來確定開關(guān)磁阻的電機(jī)A、B、C、D四相，哪一相導(dǎo)管，哪一相關(guān)閉，從而給電機(jī)繞組通電，使電機(jī)轉(zhuǎn)動起來。這樣有效地避免了轉(zhuǎn)速計(jì)算過程中可能會出現(xiàn)的壞值，解決了轉(zhuǎn)速值不穩(wěn)定的現(xiàn)象，大大提高了控制精度。由于繞組的電阻較小，耗能很快，有一定的危險(xiǎn)性，可能燒毀電機(jī)。而在NIOS軟件編寫當(dāng)中，只需要根據(jù)讀到的電平狀態(tài)，增加或減小PWM的數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)脈沖寬度的調(diào)制，達(dá)到對電機(jī)轉(zhuǎn)速自動控制的目的。（3）能耗制動：制動時(shí)在電機(jī)的繞組中串接電阻，電動機(jī)相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，將擁有的能量轉(zhuǎn)換成電能消耗在所串接電阻上。圖22 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)圖電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的原理是根據(jù)檢測位置傳感器的狀態(tài)來確定，給電機(jī)的某相勵(lì)磁繞組通電，驅(qū)使電機(jī)轉(zhuǎn)動起來。捕獲功能的NIOS軟件編程流程圖：進(jìn)捕獲中斷讀取捕獲值換向函數(shù)清中斷標(biāo)志本設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)際編程截圖如下：圖19 捕獲中斷函數(shù)、讀速度中斷函數(shù)流程圖在其中斷函數(shù)當(dāng)中，主要完成速度值的讀取、存儲、賦值給顯示變量及其算法處理。捕獲信號通過IN1，IN2引腳接入，經(jīng)過XOR門之后，得到15176。 圖14 增量式PID算法電路、測速電路模塊兩路位置信號輸入，每一次跳變上升沿或下降沿都要產(chǎn)生一次計(jì)算過程，讀取計(jì)數(shù)器的數(shù)值即可計(jì)算出各路信號相鄰兩個(gè)跳變之間的標(biāo)準(zhǔn)脈沖個(gè)數(shù)N，脈沖個(gè)數(shù)的計(jì)算是在固定頻率的脈沖信號下計(jì)算的。其控制規(guī)律為： (52)其傳遞函數(shù)：
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