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《基于fpga的系統(tǒng)提高電機控制性能》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、基于FPGA的系統(tǒng)提高電機控制性能作者：AndreiCozma和EricCigan簡介電機在各種工業(yè)、汽車和商業(yè)領域應用廣泛。電機由驅動器控為，再將其部署到現(xiàn)場。這樣就能降低受損風險，加速系統(tǒng)集制，驅動器通過改變輸入功率來控制其轉矩、速度和位置。高性成，減少對設備供貨的依賴。一旦完成控制模型，Simulink環(huán)境能電機驅動器可以提高效率，實現(xiàn)更快速、更精確的控制。高級便可將其自動轉換為由控制系統(tǒng)運行的C和HDL代碼，節(jié)省時電機控制系統(tǒng)集控制算法、工業(yè)網(wǎng)絡和用戶接口于一體，因此需間并避免人工編程錯誤。將系統(tǒng)模型鏈接到快速原型開發(fā)環(huán)境可要更多處理能力來實時執(zhí)行所有任
2、務。現(xiàn)代電機控制系統(tǒng)通常利進一步降低風險，因為后者允許觀察控制器在實際條件下會如何用多芯片架構來實現(xiàn)：數(shù)字信號處理器(DSP)執(zhí)行電機控制算運作。1法，F(xiàn)PGA實現(xiàn)高速I/O和網(wǎng)絡協(xié)議，微處理器處理執(zhí)行控制。一個可實現(xiàn)更高電機控制性能的完整開發(fā)環(huán)境利用XilinxZynq隨著片上系統(tǒng)(SoC)的出現(xiàn)，例如集CPU的靈活性與FPGA的處SoC實現(xiàn)控制器，MathWorksSimulink用于進行基于模型的設計?理能力于一體的XilinxZynqAllProgrammableSoC，設計人員和自動生成代碼，ADI公司的智能驅動器套件用于快速開發(fā)驅動終于能夠將電機控制
3、功能和其他處理任務納入單個器件中?？刂葡到y(tǒng)原型。算法、網(wǎng)絡和其他處理密集型任務被分流到可編程邏輯，而管理XilinxFPGA與SoC電機控制解決方案控制、系統(tǒng)監(jiān)控與診斷、用戶接口以及調(diào)試則由處理單元處理。可編程邏輯可以包含多個并行工作的控制內(nèi)核，以實現(xiàn)多軸機器高級電機控制系統(tǒng)必須全面執(zhí)行控制、通信和用戶接口任務，每或多重控制系統(tǒng)。由于在單芯片上實現(xiàn)了完整的控制器，因此硬種任務都有不同的處理帶寬要求和實時約束。為了實現(xiàn)這樣的控件設計可以更簡單、更可靠、更便宜。制系統(tǒng)，所選的硬件平臺必須魯棒且可擴展，以便為將來的系統(tǒng)改進和擴張創(chuàng)造條件。ZynqAllProgramm
4、ableSoC集高性能處理??近年來，在MathWorksSimulink等軟件建模與仿真工具的推動系統(tǒng)與可編程邏輯于一體，滿足上述要求（如圖1所示）。這種下，基于模型的設計已發(fā)展成為完整的設計流程——從模型創(chuàng)建組合可提供出色的并行處理能力、實時性能、快速計算和靈活的2到實現(xiàn)。基于模型的設計改變了工程師和科學家的工作方式，連接。該SoC集成了兩個Xilinx模數(shù)轉換器(XADC)，用于監(jiān)控把設計任務從實驗室和現(xiàn)場轉移到桌面?，F(xiàn)在，包括工廠和控制系統(tǒng)或外部模擬傳感器。器在內(nèi)的整個系統(tǒng)都可以建模，工程師可以先調(diào)整好控制器的行圖1.XilinxZynqSoC功能框圖模
5、擬對話49-03，2015年3月analog.com/zh/analogdialogue1Zynq包括一個雙核ARMCortex-A9處理器、一個NEON協(xié)處理?利用原型硬件測試控制算法器和多個用于加速軟件執(zhí)行的浮點擴展單元。處理系統(tǒng)處理管理?在原型硬件上進行仿真和測試后，如果控制系統(tǒng)證明令人滿控制、運動控制、系統(tǒng)管理、用戶接口和遠程維護等任務，這些意，則將控制器部署到最終生產(chǎn)系統(tǒng)上功能非常適合通過軟件實現(xiàn)。為了發(fā)揮系統(tǒng)的能力，可以采用嵌入式Linux或實時操作系統(tǒng)。可以使用自給自足的處理器，而無需配置可編程邏輯。這樣，軟件開發(fā)人員編寫代碼與硬件工程師設計FPG
6、A結構可以同時進行。在可編程邏輯方面，該器件擁有多達444,000個邏輯單元和2200個DSPSlice，可提供巨大的處理帶寬。FPGA結構可擴展，因而用戶的選擇范圍很廣——從包含28,000個邏輯單元的小型器件到支持最具挑戰(zhàn)性的信號處理應用的高端器件。5個AMBA-4AXI高速互連將可編程邏輯緊密地耦合到處理系統(tǒng)，提供相當于3000圖2.電機控制算法設計的工作流程以上引腳的有效帶寬?？删幊踢壿嬤m合執(zhí)行時間關鍵的處理密集MathWorks產(chǎn)品包括ControlSystemToolbox?、SimPowerSystems?型任務，如實時工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議等，而且它支持
7、多個控制內(nèi)核并和Simscape?，提供工業(yè)標準算法和應用程序以對線性控制系統(tǒng)行工作，以實現(xiàn)多軸機器或多重控制系統(tǒng)。進行系統(tǒng)化分析、設計和調(diào)諧，此外還有元件庫和分析工具，用基于XilinxAllProgrammableSoC的解決方案和平臺滿足當今復于對機械、電氣、液壓和其他物理領域的各種系統(tǒng)進行建模和仿雜控制算法（如磁場定向控制FOC）和復雜調(diào)制方案（如Xilinx真。利用這些工具可以創(chuàng)建高保真的工廠和控制器模型，進而驗3和Qdesys設計的再生脈沖頻率調(diào)制器）所提出的關鍵時序和性證控制系統(tǒng)的行為和性能，成功之后方移交實際實施。該仿真環(huán)能要求。境是驗證極端功能
8、情形和工作狀況的理想場所
