基于FPGA的精密微驅(qū)動器測控系統(tǒng)研究.pdf

1、磁懸浮平面電機(jī)式微驅(qū)動器與壓電、靜電和熱微驅(qū)動器相比具有驅(qū)動電壓低，運動阻力小，自由度高，可靠性好等優(yōu)點，隨著加工業(yè)的發(fā)展，已逐漸成為國內(nèi)外研究的焦點?？刂葡到y(tǒng)采樣率對磁懸浮微驅(qū)動器的控制精度有直接影響，選擇高時鐘頻率的FPGA作為主控芯片不僅能在程序并行運行時提高效率，而且在大量數(shù)據(jù)運算和外圍電路擴(kuò)展方面有較大的應(yīng)用空間。
　　主要內(nèi)容如下:
　　1、分析了新型繞組式磁懸浮微驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)與工作原理;對磁懸浮微驅(qū)動器中的磁場

2、分布進(jìn)行了理論分析;建立了磁懸浮微驅(qū)動器懸浮系統(tǒng)的運動模型;對系統(tǒng)的特征進(jìn)行了分析，并建立了PID控制系統(tǒng)，通過MATLAB仿真實驗驗證了該數(shù)學(xué)模型，并對其進(jìn)行PID控制仿真。
　　2、建立了磁懸浮微驅(qū)動器的控制系統(tǒng)，以EP2C5型號的FPGA為控制核心，結(jié)合AD7671、AD5545芯片設(shè)計了數(shù)據(jù)采樣電路，處理電路以及輸出電路，實現(xiàn)了對磁懸浮微驅(qū)動器的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)輸出功能，系統(tǒng)中FPGA可通過RS232協(xié)議實現(xiàn)與PC之間的通信

3、，實現(xiàn)控制電路與上位機(jī)之間的硬件連接。
　　3、基于QuartusⅡ軟件完成了基于FPGA磁懸浮微驅(qū)動系統(tǒng)的軟件設(shè)計，完成ADC采樣、FIFO緩存、數(shù)據(jù)濾波、控制算法、DA控制以及與上位機(jī)的通信;描述各算法功能及實現(xiàn)方法，完成程序編寫并實現(xiàn)各模塊功能。
　　4、搭建了基于FPGA的磁懸浮微驅(qū)動器懸浮測控實驗系統(tǒng);測控系統(tǒng)中通過位置環(huán)對磁懸浮微驅(qū)動器進(jìn)行PID控制，并可在上位機(jī)上通過Delphi界面檢測懸浮狀態(tài)，通過對所設(shè)計的