基于fpga的多无刷直流电机控制系统设计与实现

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1、硕士学位论文题目:基于FPGA的多无刷直流电机控制系统设计与实现研究生朱晨晖专业电路与系统指导教师何志伟教授完成日期2015年3月杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得。的成果除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明一申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担切相关责任。｜＾＾＞论文作者签名：＾＾日期：户／文年？月。日学位论文使用

2、授权说明目本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，Ｐ：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属抗州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为抗州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文、缩印或其；学校可公布论文的全部或部分内容，可允许采用影印它复制手段保存论文。（俱密论文在解密后遵守此规定）＾＜３［／论文作者签名：马＾日期：矿年／之日胃指导教师签名：衣作刖月：年月曰／ｆｔ杭州电子科技大学硕士学位论文基于FPGA的多无刷直流电机控制系统设计与实现研究生

3、：朱晨晖指导教师：何志伟教授2015年3月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterThedesignandimplementationofmultiplebrushlessDCmotorscontrolsystembasedonFPGACandidate:ZhuChenhuiSupervisor:Prof.HeZhiweiMarch，2015杭州电子科技大学硕士学位论文摘要随着科技的进步和市场需求的提高，近年来多台无刷直流电机协调控制系统被广泛应用于生产和生活的各个领域，

4、传统的分立控制的方法因此被逐步淘汰。采用单一处理器控制多台电机的系统稳定性更好、控制精度更高、系统设计更灵活，设备成本更低。因此，对单一处理器控制的多无刷直流电机控制系统的研究是十分必要的。本文首先介绍了无刷直流电机控制系统的发展概况，分析了电机的内部结构和控制系统的运行原理，并在此基础上建立了无刷直流电机的数学模型，从理论上验证了控制系统的原理。其次，通过分析多种控制器的特点以及多台电机同时控制的需求，设计采用以FPGA为核心处理器以及STM32为辅助处理器的控制系统，在实现单个电机闭环控制的基础上，设计实现多台无刷直流电机的闭环控制，再通过偏差耦合控制算法实现

5、多台无刷直流电机的协调控制。系统的硬件设计包括电机闭环控制电路设计、开关电源设计、隔离电路和通信电路设计等；FPGA的软件设计采用硬件逻辑语言Verilog实现多台电机的闭环控制和同步协调控制；STM32的软件设计采用标准C语言实现系统与上位机的数据通信。最后，完成了系统硬件电路的PCB版图设计和硬件制作，先调试多无刷直流电机控制系统的各个功能模块，然后接上无刷直流电机，检测控制系统的闭环控制性能。经实验室长时间调试和测试，所设计的基于FPGA的控制系统可以实现对8台无刷直流电机的同步协调控制，也可对每1台无刷直流电机的转速分别进行控制，每台电机的最高转速可以达到

6、10000r/min，转速波动小于1%，控制系统具有良好的调速性能和协调控制性能。关键词：多无刷直流电机，FPGA，STM32，控制系统I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTCoordinatedcontrolofbrushlessDCmotorsystemiswidelyusedinvariousfieldsofproductionandlifewiththeadvancementoftechnologyandtheincreaseinmarketdemandinrecentyearsseveral.Therefore,thetraditionalmet

7、hodsofdiscretecontrolhavebephasedout.Usingasingleprocessortocontrolmultiplemotorsbettersystemstability,controlofhigheraccuracy,flexibilityinsystemdesign,sothestudyofmorebrushlessDCmotorcontrolsystemofasingleprocessorcontrolisessential.ThispaperintroducesthebrushlessDCmotorcontrolsyste

8、mdeve