基于FPGA的多電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著科學(xué)與技術(shù)的快速發(fā)展，高密度智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代倉儲(chǔ)物流的最新發(fā)展潮流，穿梭車作為智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)的核心機(jī)構(gòu)，其控制性能對倉儲(chǔ)出入庫效率有重大影響。穿梭車是一個(gè)多電機(jī)復(fù)雜控制系統(tǒng)，采用單系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)多電機(jī)的協(xié)調(diào)控制，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制技術(shù)方面有較大的挑戰(zhàn)性，本課題的研究成果對解決穿梭車實(shí)際控制問題和應(yīng)用有重要意義。因?yàn)镕PGA不同邏輯可以并行執(zhí)行，能夠同時(shí)處理不同任務(wù)，因此采用FPGA處理器實(shí)現(xiàn)多電機(jī)控制系統(tǒng)具有成本更低、系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期更

2、短、穩(wěn)定性更高等優(yōu)勢，本課題采用一塊FPGA芯片來實(shí)現(xiàn)5臺(tái)電機(jī)協(xié)調(diào)控制。永磁無刷直流電機(jī)具有功率密度高、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速性能好、技術(shù)成熟等顯著優(yōu)點(diǎn)，可在機(jī)器人、新能源汽車等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，本課題穿梭車上多臺(tái)電機(jī)均采用永磁無刷直流電機(jī)。
　　本文從無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況出發(fā)，介紹了電機(jī)本體結(jié)構(gòu)以及控制原理，推導(dǎo)出無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及等效電路。對無刷直流電機(jī)常用的三閉環(huán)控制策略進(jìn)行介紹，并利用Matlab環(huán)境下的Simulin

3、k平臺(tái)搭建仿真模型，從理論上驗(yàn)證了控制算法的可行性。
　　基于FPGA的功能以及特性，本文先是針對不同電機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況完成單臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上完成了多軸無刷直流電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)核心控制電路設(shè)計(jì)、相關(guān)輔助電路設(shè)計(jì)、功率驅(qū)動(dòng)電路等等。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分采用Verilog語言實(shí)現(xiàn)，閉環(huán)控制環(huán)節(jié)通過軟件編程實(shí)現(xiàn)，多電機(jī)控制系統(tǒng)軟件主程序由提前設(shè)計(jì)好的子程序模塊搭建而成。
　　在完成系統(tǒng)軟