基于FPGA实现PID控制器的研究

介绍了一种基于FPGA的用数字电路实现的PID控制器。把原来用单片机实现的数字PID控制算法单独用数字电路来实现,保留单片机对参数整定的灵活性。在设计中研究了PID算法的数字电路实现。由于把PID控制从单片机中隔离出来,因此可以降低在工控场合强烈的干扰造成单片机程序跑飞对整个系统的影响,提高了控制的可靠性。最后介绍了本设计在逃逸链梯中的应用。     

基于FPGA实现PID控制器的研究

介绍了一种基于FPGA的用数字电路实现的PID控制器.把原来用单片机实现的数字PID控制算法单独用数字电路来实现,保留单片机对参数整定的灵活性.在设计中研究了PID算法的数字电路实现.由于把PID控制从单片机中隔离出来,因此可以降低在工控场合强烈的干扰造成单片机程序跑飞对整个系统的影响,提高了控制的可靠性.最后介绍了本设计在逃逸链梯中的应用.     

基于Fusion FPGA无刷直流电机的控制器设计

微波成像扫描仪是气象卫星上的重要酬载,扫描仪的控制系统是扫描仪上的核心机构,其控制性能将对扫描仪的成像精度和卫星任务的完成情况产生重大影响。采用Actel StartKit FPGA开发板为微波成像扫描仪内的无刷直流电机设计了控制器,详细介绍了控制器中各模块的设计,包括PWM波发生、换相控制、以及双闭环增量式数字PID调节等模块。基于SoPC的设计思想,使得系统模块都集成在一片FPGA上,提高了系统的可靠性和稳定性。软件仿真和实验结果表明,设计的控制器精度高,运行稳定。     

快速浮、定点PID控制器FPGA的研究与实现

提出了基于FPGA的快速PID控制器技术,采用流水线运算方法,具有高速、稳定、精确的实时控制性能,实现了速度和资源的优化匹配。研究并分析了位置式PID不同算式的特点,完成了浮、定点PID控制器的硬件实现,提出了溢出、饱和等问题的解决方法,单次运算时间分别达480 ns、120 ns,并对两种控制器的性能进行了分析和比较。设计了单精度浮点数和16位定点数之间的转换控制器,增强了浮点PID的普适性。设计了基于FPGA的全数字逆变焊接电源的实验平台。仿真和实验证明,浮、定点PID控制器均可在强电磁干扰的环境中高速、准确、可靠地运行,具有广泛的实用性。     

基于模糊和PI控制的MIG焊接电源设计

针对模拟控制和单片机控制的脉冲MIG(Metal Inert Gas)弧焊电源控制系统灵活性差、控制精度低和可靠性差等缺点,设计了基于模糊和PI控制的MIG焊接电源控制系统。为了提高焊接电流的控制精度,控制焊接电流的PI参数在一个周期的不同阶段应该是不同,所以该系统的焊接电流控制采用变参数PI控制方法。在不同焊接条件下的PI参数由专家系统确定。为了提高电弧弧长的稳定性,电弧电压控制采用模糊控制方法。模糊控制和变参数PI控制算法分别由数字信号控制器(DSC)和现场可编程门阵列(FPGA)实现。最后,介绍了系统的硬件电路设计和软件流程。利用焊接铝板对该系统进行了测试,测试结果表明,基于模糊和PI控制的MIG焊接电源控制系统动态响应快、可靠性高、弧长控制稳定。     

基于NiosII嵌入式处理器的数字电源控制系统的设计

为实现加速器磁铁电源的全数字化控制,以FPGA为控制部件,采用Altcra提供的片上可编程系统SOPC的解决方案,基于NiosII嵌入式处理器设计了数字电源控制系统;该系统利用Altera提供的标准外围设备库的知识产权IP核,结合用户自定义逻辑构成SOPC系统,在NiosII软件设计中,采用小型实时嵌入式操作系统uC/OS-II进行多任务调度;通过Modbus协议的串口实现,提供数字化电源的本地调试接口,并以实验室虚拟仪器工作平台LabView.设计了本地调试的人机交互界面,实现对数字化电源的监控、诊断及数字电源内部参数的设置等功能.     

基于FPGA的PID神经元网络控制器设计

本文介绍了一种将PID控制规律与神经元网络相结合的方法,即PID神经元网络,之后采用硬件语言进行描述的方法将其在FPGA中实现。采用modelsim 6.0对其进行仿真验证并在Quartus II 6.0平台上进行综合,最终形成一个被灵活调用的IP核。同时,基于FPGA所实现的IP核具有很好的可移植性和复用性,适合应用到各种智能控制系统中,从而提高控制系统的实时性,具有广泛的推广应用价值。     

基于DSP与FPGA的跟踪伺服运动控制器设计

在分析光电跟踪伺服系统特点的基础上,以TI公司DSP芯片TMS320F2812作为主控制芯片,采用FPGA进行逻辑时序控制,设计了基于DSP和FPGA的多轴伺服运动控制器。给出了该控制器的功能和硬件结构以及软件流程设计。实验结果表明,该控制器具有高集成度、灵活性、实时性、模块化的特点,完全满足了在复杂环境下对伺服系统控制的要求。     

机器人用逆变弧焊电源的神经元网络控制研究

介绍了机器人用ＩＧＢＴ逆变弧焊电源及其神经元网洛系统的设计。首先，建立了高响应速度的５００ＡＩＧＢＴ逆变弧焊整流器；其次，建立了功能丰富，实时性好及适用范围广的神经元网络控制系统，并对其进行了可靠性与抗干扰设计；最后，对低碳钢进行了工艺实验，实验结果表明，达到了设计要求     

基于NiosII C2H加速编译器的FIR滤波器的设计实现

采用NiosII C语言至硬件(C2H)加速编译器,将FIR滤波函数转换为FPGA中的硬件加速器.利用Matlab软件对滤波器的系数量化进行了计算和仿真.通过与非硬件加速的滤波函数的处理时间和处理数据进行比较,结果表明:克服了软件滤波的缺陷,既具有实时性,又兼顾了灵活性.     

基于NiosII的自适应高精度频率计设计

设计了基于NiosII的自适应高精度频率测量系统.介绍了等精度频率测量基本原理,并对等精度频率测量原理进行优化.给出了优化的等精度频率测量原理图;介绍了等精度测频IP核设计方法,给出此核的verilog HDL程序;采用了频率测量时间最短为原理的自适应算法,使测频时间达到最优.通过分频50MHz的系统时钟得到各种测试信号,并给出了0.1Hz～50MHz的测试结果.测试结果表明,本系统工作稳定可靠、测频精度高、最大相对误差在10-7级别.     

基于FPGA直流电机控制器研究

介绍了一种基于FPGA数字电路设计的PID直流电机控制器;实现了对直流电机的位置控制。相对比单片机设计的控制器,采用了单片的FPGA芯片实现磁栅反馈信号的采集处理、PID控制器设计以及I2C从机接口设计。整个设计采用了Verilog HDL语言编写,对改进的PID算法、反馈信号采集以及I2C从机接口电路进行设计和仿真。仿真和实验结果表明该控制器的有效性和可行性。     

基于FPGA与色敏传感器的颜色识别系统

本颜色识别系统主要实现对几种典型颜色的自动识别。本设计基于SOPC技术,使用NiosⅡ软核处理器实现,包括模拟和数字两个主要部分。模拟部分主要负责颜色信号的采集、放大,采集信号使用CLS9032单晶硅双结型色敏传感器;数字部分主要负责颜色信号的处理和识别,硬件使用Altera公司的NiosⅡ处理器系统组建,软件使用C语言编程,实现了性能和成本的最大平衡。     

NiosⅡ的LED显示屏控制器设计

基于μC／OS-Ⅱ实时操作系统实现多任务管理运行模式,采用NiosⅡ32位处理器作为LED显示屏控制系统的核心,控制单屏幕多窗口任意显示。整个控制系统在一片FPGA上实现,使用SOPC Builder软件定制集成IP核,通过外扩存储设备实现数据的海量存储,解决了FPGA内部资源相对不足的问题。同时,合理组织数据存储方式,降低了数据处理和控制系统的复杂度。     

基于FPGA的CMAC-PID控制器的研究

CMAC是一种局部学习神经网络，结构简单，收敛速度快；PID是目前应用最为广泛的控制算法。结合二者的优点，采用并行方式形成CMAC-PID控制器，进行了Matlab仿真实验。基于VHDL设计该控制器，重点在于CMAC的在线学习算法实现和控制器模块的闭环仿真测试。在FPGA上实现了该控制器，实验结果表明，该控制器运算速度快、精度高，具有较强的抗干扰性，是实现IP控制模块或单片智能控制的一种新的有效途径。     

基于NiosII的光栅细分电路系统设计

在分析四倍频直接细分原理的基础上,提出利用专用插值芯片（IC-NV）对前端输出的正交信号进行插值细分的方法;采用SOPC技术和基于NiosⅡ软核处理器的系统设计方案,在FPGA中设计了二次细分辨向组件和测速组件,并将位移结果和速度值显示在128×64 LCD上。仿真结果表明,该系统实时性好,可靠性高,误差小,能够轻松实现高达64倍的细分。     

基于FPGA动态跟踪型功率因数补偿控制器的设计

目前由于电网中存在着大量感性负载,不可避免地导致电网无功功率的增加,从而致使电网功率因数低下,因此进行无功功率补偿,提高功率因数,成为社会关注的焦点.系统以FPGA为核心来控制相应外围电路,软件系统采用Handel-C语言编程,并且通过采用改进的电容组投切控制策略,避免了电容组频繁投切所导致系统崩溃的威胁,最后将Handel-C语言描述的补偿控制器程序下载配置到FPGA上,从而在FPGA上成功实现了整个软件系统的控制功能即补偿控制器功能.     

基于单片机控制的双路输出数字开关电源的研制

基于单片机设计了电机励磁回路用双路输出数字开关电源,首先介绍了变换器主电路工作原理;提出了关键电路的硬件设计和系统结构框图,分析了双路输出数字开关电源的软件设计,给出了主程序和测量模块流程图。     

基于FPGA的非线性PID控制器设计与实现

行车取力发电技术的核心问题是如何实现液压泵控马达系统输出转速恒定.而由变量泵一定量马达组成的液压变转速泵控马达系统输出转速存在非线性波动现象,为实现其恒转速输出,提出一种以基于转速偏差的指数函数为参数的非线性PID控制算法.该指数函数实质是一种新型、具有自动修正功能的非线性函数,能反映PID控制器各参数的变化规律.利用FPGA完成非线性PID算法的硬件实现,采用“FPGA+ SOPC架构”技术设计了泵控马达恒转速输出控制系统.实验结果表明,在系统负载突变工况下,泵控马达系统输出瞬间转速波动量最大为80 r/min,瞬时超调量小于3.5％,调节时间不超过2.8s,发电参数达到了国家三类发电要求.     

基于FPGA的液晶控制器设计

以FPGA芯片EP1C6Q240C8为数字载体,利用VHDL语言,在Quartus环境中设计图形液晶控制器,实验表明,本设计完全满足对液晶模块的控制要求,并成功应用于数字存储示波表中,该设计还具有不需增加硬件资源、控制灵活可靠等特点;文中重点介绍了液晶控制器中控制模块的设计方法。