基于fpga的开关磁阻电机调速系统的设计毕业设计(编辑修改稿)

基于fpga的开关磁阻电机调速系统的设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

调速的重要手段，若比较寄存器的值逐渐增大，输出脉冲的开启时间变大， PWM占空比逐渐变大 ，功率器件输出给电机电枢的能量增加，电机加速；若比较寄存器的值减小，输出脉冲的开启时间变小， PWM占空比逐渐变小，功率器件输出给电机电枢的能量减少，电机减速。 PWM波产生电路如图： 图 12 PWM波产生电路 、 PID 控制原理 常规模拟 PID控制系统原理框图如图 13所示 比 例 环 节积 分 环 节微 分 环 节被 控 对 象给 定 e ( t )r ( t )++++u ( t )f ( t ) 图 13 PID控制原理图 PID控制器是一种线性器，它根据给定值 r(t)与实际输出构成控制偏差： ( ) ( ) ( )e t r t c t (51) 将此偏差的比例（ P）、积分（ I）和微分（ D）通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。 其控制规律为： 0 ()( ) [ ( ) 1 / ( ) ]t DPI T d e tU t K e t T e t d t dt   (52) 其传递函数： ( ) ( ) / ( ) ( 1 1 / )P I DG S U S E S K T S T S    (53) 式中， PK 为比例系数， IT 为积分时间常数， DT 为微分时间常数。 、 本设计系统 PID模块的实现 本设计所采用的是增量式 PID算法，所谓增量式 PID是指数字控制器的输出只是控制量的增量。 当执行机构需要的控制量是增量，而不是位置量的绝对数值时，可以使用增量式 PID控制算法进行控制。 增量式 PID 控制算法可以通过式（ 59）推导出。 由式（ 59）可以得到控制器的第 k－ 1个采样时刻的输出值为： 11 0 ( 1 ) ( 2 )[ ( 1 ) ]kk p j djiT e k e ku k e k e TTT        （ 510） 将式（ 5－ 8）与式（ 510）相减并整理，就可以得到增量式 PID控制算法公式为： 1k k ku u u  ( ) 2 ( 1 ) ( 2 )[ ( ) ( 1 ) ( ) ]pd iT e k e k e kk e k e k e k TTT         [ ( ) ( 1 ) ] ( ) [ ( ) 2 ( 1 ) ( 2 ) ]p i dk e k e k k e k k e k e k e k         （ 511） 增量式 PID控制算法与位置式 PID 算法式（ 58）相比，计算量小的多，因此在实际中得到广泛的应用。 PID 算法最终可以化简为        U k q 0 e k q 1 e k 1 q 2 e k 2       ,其可以很容易利用 FPGA内部的 IP核实现。 本系统利用一个减法器，实现误差值的求取，采用三个乘法器实现公式当中的乘法，再利用一个加法器相加，最终得到计算结果，在通过一个比较器，当计算结果大于 0 时输出高电平，计算结果小于 0 时，输出一个低电平，在 NIOS当中读取该电平的状态，根据该状态值增加或者减小 PWM脉冲宽度的值，达到脉宽调制的效果。