[实用新型]一种基于FPGA的电机控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电机控制领域，尤其涉及基于FPGA的电机控制系统。

背景技术

电动机是电能转化为机械能的必要装置，广泛应用于各种工业民用设备中。近些年来，随着电力电子技术、控制技术和计算机技术的发展，电机的应用得到进一步发展，电机控制器经历了从模拟控制器到数字控制器的发展，数字控制器与模拟控制器相比，性能更可靠、参数调节更方便、控制精度更高、控制策略更灵活并且对环境因素不敏感。

数字控制器一般采用CPU控制电机，虽然比模拟控制器减小了系统体积、简化了电路，传统的以单片机为CPU的运动控制卡已经不能满足现代工业和社会发展的要求。归纳起来，主要表现在：其并行能力差，单片机指令执行以精简指令系统来完成，即指令与指令间为顺序执行方式，遇到突发状况只能采取中断系统进行处理，意味着必须一定时间的等待，完全无法进行并行处理，从而在应对高速度，复杂系统时无法胜任。另外，现今市场上已有用于工业中的直流电机控制系统，驱动电路采用人工搭建H桥，而且控制的电机数量有限，基本上以一个控制系统控制一台电机，控制范围有限，而且成本高昂，灵活性查。综上所述，速度的运算需要CPU的频繁参与，导致了运算时间增加，影响系统的整体效率，在驱动多个电机的情况下，CPU的运行速度成了提高性能的瓶颈。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种基于FPGA的电机控制系统，实现电机控制系统具有更高的响应速度和更高的控制精度。

为了达到目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型涉及的一种基于FPGA的电机控制系统，其包括电机，其特征在于：其还包括上位机、CPU、FPGA控制器和电机驱动器，所述的上位机和CPU通过串行通信总线连接，所述的FPGA控制器包括接口模块和FPGA可编程逻辑器件，接口模块的输入端通过数据总线与CPU连接，输出端通过导线与FPGA可编程逻辑器件的输入端连接，所述的电机驱动器包括脉冲生成器和驱动放大电路，脉冲生成器的输入端通过导线与FPGA可编程逻辑器件连接，输出端通过导线与驱动放大电路连接，驱动放大电路通过导线与电机连接。

优选地，所述的接口模块包括启动寄存器、方向寄存器、转速寄存器、加速度寄存器、模式寄存器、减速位置寄存器、停止位置寄存器、当前位置状态寄存器和当前速度状态寄存器，启动寄存器、方向寄存器、转速寄存器、加速度寄存器、模式寄存器、减速位置寄存器、停止位置寄存器、当前位置状态寄存器和当前速度状态寄存器均与CPU和FPGA可编程逻辑器件通讯连接。

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本实用新型涉及的电机控制系统降低了CPU的运算负担，CPU只需向FPGA控制器写入方向寄存器、转速寄存器、加速度寄存器、模式寄存器、减速位置寄存器、停止位置寄存器和启动寄存器，加减速区间的速度由FPGA控制器运算，提高了运算速度和控制精度。

附图说明

图1是本实用新型基于FPGA的电机控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合实施例对本实用新型作详细描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。