DSP+FPGA驱动控制：直驱阀音圈电机系统设计

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DSP+FPGA驱动控制：直驱阀音圈电机系统设计

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CSDN

https://wenku.csdn.net/doc/20pq5muqmu

本文讨论了DSP和FPGA在直驱阀音圈电机系统中的驱动控制设计。文章详细介绍了这种创新的驱动控制系统，该系统采用了浮点数字信号处理器（DSP）和现场可编程逻辑门阵列（FPGA）的结合。文章还强调了模块化设计思想的应用，通过使用VHDL编程语言，实现了FPGA的功能设计。实验结果证明，采用DSP和FPGA的驱动控制系统能够满足直驱阀用音圈电机的性能需求。

DSP+FPGA驱动控制：直驱阀音圈电机系统设计

在直驱阀用音圈电机的控制系统中，传统的驱动控制器存在一些不足，无法满足高性能的需求。为此，作者提出了一种基于DSP和FPGA的新型驱动控制器架构。在这个系统中，DSP作为主处理器，其主要职责包括上电自检、系统初始化、通信任务以及位置环计算。这些任务是控制电机精确定位的关键部分。

另一方面，FPGA被用作协处理器，承担了更多的实时处理任务，如生成脉宽调制（PWM）信号，管理模拟数字转换（A/D采样）控制，执行数字滤波和过流保护，与DSP之间进行数据交换，并负责电流环计算。这种分工使得FPGA能有效分担DSP的计算压力，确保整个驱动控制系统的实时响应能力。

文章中强调了模块化设计思想的应用，通过使用VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）编程语言，成功实现了FPGA的功能设计。这一设计实现了对音圈电机的双闭环控制，即位置环和电流环的精确控制，从而提高了系统的稳定性和精度。

实验结果证明，采用DSP和FPGA的驱动控制系统能够满足直驱阀用音圈电机的性能需求，且FPGA的引入简化了硬件结构，进一步保证了系统的实时性和可靠性。同时，非线性PID控制策略的运用也是本文的一个亮点，它有助于改善系统的动态性能，增强控制系统的适应性。

总结来说，这篇论文详细介绍了如何利用DSP和FPGA的协同工作来优化直驱阀用音圈电机的驱动控制系统，展示了这种技术在提高电机控制性能和实时性方面的优势。对于理解和研究电机驱动控制、数字信号处理、现场可编程逻辑门阵列以及音圈电机应用的读者来说，这是一篇极具价值的参考文献。

采用DSP和FPGA直驱阀用音圈电机驱动控制系统

王大或，郭宏
(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京 100191)

摘要

针对直驱间用音圈电机控制系统的性能要求，以及现有电机驱动控制器存在的不足，提出一种基于浮点数字信号处理器（DSP）和现场可编程逻辑门阵列（FPGA）的驱动控制器结构方案。根据系统驱动控制所需功能以及DSP和FPGA各自的特点，进行了功能划分。其中：DSP作为主处理器，主要负责完成上也自检、系统，初始化、通讯、以及位直环计算；FPGA作为协处理器，主要负责完成PWM信号的产生、Al D采样控制、数字滤波及过流保护、与DSP之间的数据交换、以及电流环计算。运用模块化设计思想，采用VHDL语言编程完成了FPGA功能设计。实现了对直驱间用音圈电机系统的位直/电流双闭坏控制。仿真及实验结果表明，该驱动控制系统可以满足直驱阀用音圈电机系统的性能要求。FPGA的运用，简化了系统硬件结构，分担了DSP的计算负担，保证了驱动控制系统的实时性。

关键词

电机驱动控制；数字信号处理器；现场可编程逻辑门阵列；音圈电机；非线性PID

中图分类号

TP921

文献标志码

文章编号

1007-449X(2011)04-0007-06

ADSP and FPGA based drive control system for voice coil motor used in direct drive valve

WANG Da-yu, GUO Hong
(School of Automation Science and Electrical Engineering, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 1∞191，China)

Abstract

Aiming at the penormance requirements of the control system for voice coil motor used in direct drive valve, a hardware structure of voice coil motor drive control system based on float-point digital signal processor (DSP) and field programmable gate arrays (FPGA) was presented. The assignment of the control system was functionally divided into the DSP and FPGA modules according to their structure fea- tures. DSP, as the host processor, fulfilled the system functions of self-test and the calculation of position loop. FPGA, as the coprocessor, fulfilled the system functions of PWM signal generation, analog signal detected and digital filtering, over-current protection, communication with DSP and calculation of current loop. Meanwhile, a double-closed loop control composed of position loop and current loop was accomplished. The function modularization design of FPGA was implemented by Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language (VHDL). The simulation and experiment results show the system's validity. The application of FPGA can simplify the hardware structure, release the calculation bur- den for DSP, and guarantee the real time of the drive control system.