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基于FPGA的无刷直流电机控制系统设计余景华，杨冠鲁，郭亨群（华侨大学信息学院福建泉州）摘要该文叙述了一种基于FPGA+NIOS实现的无刷直流电机实时控制系统方案。
利用FPGA设计PWM模块和控制模块进行电机速度控制，使系统外围电路简单；通过测量电机的霍尔传感器输出信号的脉宽计算出电机的速度；采用FPGA内嵌的软核处理器NIOS II进行增量PID算法控制，使系统的实时性增强。
实验表明该系统硬件和软件设计合理，有很好的可靠性和实时性。
关键词 FPGA；NIOS II；无刷直流电机；PWM；PID中图分类号T 文献标识码 AA Brushless DC Motor Control System Design Based on FPGA+NIOSYU Jjinghua YANG Guanlu GUO Hengqun(College of information, Huaqiao university, Fujian, Quanzhou, 362021, China ) Abstract this paper describes a brushless DC motor real-time control system based on FPGA+NIOS. The DC motor is controlled by PWM model and control model which simple the circuit; Calculating the rate of motor by determining the impulse width of n. hall sensor signal; Adopting the soft-core processor NIOS II which embedded in FPGA process increment PID arithmetic control, improve the system real time performance. Experimental results show that the hardware and software are reasonabl,owning very good reliability and real time performance.Key words FPGA；NIOS II；brushless DC motor；PWM；PID0 引言无刷直流电机在当今控制系统中被广泛应用，特别在机器人领域，具有无电刷及换相火花，体积小，低噪声等诸多优点。
125收稿日期:2020-06-05作者简介:周柳娜(1983—),女,壮族,广西都安人,硕士,讲师,研究方向:电气工程、电子信息。
1 背景意义直流电机良好的启动性和灵活的调速特性,在国民经济发展过程中起着不可替代的作用。
随着直流电动机应用场景的复杂化,功能单一的直流电动机测速与控制系统已不能满足实际需求,为适应各行业发展,设计一款可以迅速完成电机加/减等复杂控制功能的直流电机测速与控制系统势在必行。
2 系统总体设计分析系统包含多个功能模块,各个功能模块间存在控制信息和数据信息的交换,设计中控制信息由各模块的端口进行交换,而数据信息的交换本设计主要采用的是异步串口通信方式[2]。
如图1系统设计结构无刷直流电机控制系统主要由两部分组成,包括有ARM(STM32F103RCT6)为核心的算法模块、FPGA(EP4CE6F17C8N)为核心控制模块,两个模块间采用串口通信进行信息交换。
ARM核的算法模块中主要由速度环控制器、电流环控制器组成,控制器中分别编写了模糊PID、传统PID算法,实现本系统双闭环结构,闭环输入为FPGA串口发送的当前转速,输出为调节后的PWM占空比数值[3]。
FPGA核的控制模块主要由前端获取三相霍尔信号,一路根据换逻辑设置驱动板中功率管导通顺序实现换相,另一路由FPGA进行速度检测与计算,计算值分别通过串口发送给ARM核以及在数码管中显示当前转速;另外A/D转换器转换当前电流值,数据经串口发送给ARM核算法模块;算法模块的输出量由串口通信上传给FPGA,FPGA根据占空比数值调节驱动板中六路PWM 波,实现固定频率下不同占空比调节转速。
最后整个过程中串口通信的数据信息都可上传给电脑的上位机,实现实时监控[4]。
3 硬件电路总体架构设计系统的整体硬件框架如图2所示。
为使系统可以正常运行,除要构建一个完整的FPGA的最小系统(系统电源、FPGA时钟、系统复位电路等)外,还有功率驱动电路、A/D转换电路、电流信号采样回路、电平转换电路、霍尔传感器电路。
中文摘要直流电机具有良好的启动和调速性能，被广泛地应用于对启动和调速有较高要求的拖动系统。
本设计介绍了基于FPGA用PWM实现直流电机调整的基本方法，直流电机调速的相关知识，及PWM调整的基本原理和实现方法。
重点介绍了基于FPGA用软件产生PWM信号的途径，输出的PWM波形具有频率高、占空比调节步进细的优点。
对直流电机调速的实现提供了一种有效的途径。
关键词：直流电机 PWM 频率计AbstractThis paper introduces a kind of method of DC —motor speed modification based on PWM theory bythe FPGA．Showing some relative knowledge upon the DC—motor timing，the basic theory and the way to implement．And it emphasizes on the way for carrying out PWM signals based on FPGA．This PWM signals advatages base it’s high frequency and duty cycle stepping fine adjustment.It offers a sort ofeficient method for the DC motor speed—controlling system．Keyword:DC —motor PWM Cymometer目录引言 (1)第一章：设计方案及系统分析 (2)1.1 系统的实现及参数的要求 (2)1.2 直流电机调速原理 (2)1．3 PWM基本原理设计方案 (3)1.3.1 PWM基本原理 (3)1.3.2 PWM波形的设计方案 (4)1.4 系统的外围硬件及其与FPGA的接口电路 (5)1.5 系统的工作流程 (6)第二章、硬件设计 (8)2.1、电源模块的设计 (8)2.2、电机驱动模块 (9)2.3、电机转速测量模块 (10)2.4、按键输入模块 (11)2.5、LED显示模块 (12)第三章、系统软件设计及分析 (14)3.1、频率计的设计 (14)3.2、数据显示的程序设计 (16)3.3、PWM波形发生器的程序设计及分析 (18)3.4 PID控制模块 (19)3.5 键盘输入模块 (25)第四章．核心器件及开发环境的介绍 (27)4.1 FPGA核心板的介绍 (27)4.2四电压比较器LM339简介 (28)4.3开发环境 Quartus II 7.0 介绍 (30)第五章系统调试 (32)5.1 硬件电路的调试 (32)5.1.1 电源电路 (32)5.1.2 显示电路的调试 (32)5.2 系统软件调试 (33)5.2.1消抖电路参数的调整 (33)5.2.2 PWM波形参数的设计 (33)5.2.3 比较器的设计 (34)5.2.3PID控制器的参数设计 (34)5.2.4系统的最终实现 (35)结束语 (36)致谢 (37)参考文献 (38)引言电机是电动机和发电机的统称，是一实现机电能转换的电磁装置。
基于FPGA的直流电机伺服系统设计摘要：随着电子技术的发展，直流电机控制的方式正在发生着很大的变化。
当计算机进入控制领域后，PWM脉宽调制方式已经成为电机控制的主流。
随着可编程逻辑器件的出现，又给直流电机的伺服提供了新的方法和手段。
文中系统利用FPGA作为主控制芯片，利用Verilog语言在片内实现分频模块、A/D控制模块、反馈控制模块等，最后完成对PWM波形的脉宽调制，从而达到对电机的转速、正转或者反转等参数的控制。
在QuartusII软件上仿真后说明采用位置反馈、速度反馈和电流反馈对直流电机进行控制更精确、更可靠。
关键词：直流电动机；FPGA；Verilog HDLDirect current motor servo system based on FPGAAbstract：With the development of electronic technology, there is a very big change in the direct motor control. When the computer is used in the side of control, the wide PWM modulation has become the mainstream of the motor control. As programmable logic devices came out, and that gave the service of direct motor new ways and means. The systems use FPGA as the main chips of control, and realize the module of division of frequency, the module of AD control and the module of feedback control in order to control the speed of circular, the positive circular and the revise circular. After the simulation in the software QuartusII, it has been proved that position feedback, speed feedback, and current feedback make the control of direct motor more accurate and more reliable.Keywords：Direct current motor; FPGA; Verilog HDL目录1引言 (1)1.1 课题的研究及意义 (1)1.2伺服系统 (1)1.2.1 伺服系统的概念 (1)1.2.2 伺服系统的发展 (1)2 系统控制原理 (3)2.1 电气调速控制原理 (3)2.1.1 调速系统及其性能指标 (3)2.1.2 直流电机调速控制原理 (3)2.2 PWM控制原理 (5)2.3 控制原理 (6)2.4 防脉冲干扰滤波器 (7)3 算法的设计 (8)3.1 前馈算法设计 (8)3.2 反馈算法设计 (8)3.2.1 PI算法 (8)3.2.2 模糊算法 (9)4 系统硬件的设计原理 (12)4.1 硬件电路结构 (12)4.2 数据采集电路 (12)4.3 FPGA控制电路 (17)4.4电磁兼容性分析 (17)5 系统软件设计原理 (19)5.1 Verilog HDL语言的简介 (19)5.2 软件框图组成 (20)5.3 主要控制模块分析 (21)5.3.1 ADC0809控制模块 (21)5.3.2 AD1674控制模块 (21)6 结论及展望 (22)参考文献 (23)附录1 (25)附录2 (27)第一章引言1.1 课题的研究及意义近年来，由于微电子技术和计算机技术的发展以及单片机的普遍应用，使得调速装置向集成化、小型化和智能化方向发展。
微特电机 2006年第10期 D驱动控制ri ve and c o nt r ol29 收稿日期:2005-07-07改稿日期:2005-09-13资金项目:国家863计划资助基于FPGA 的无刷直流电动机控制系统设计魏 然1,金明河1,王新升2,刘伊威1,刘 宏1(1.哈尔滨工业大学机器人研究所,黑龙江哈尔滨150001;2.北京邮电大学,北京100876)The D esi gn of BLDC M otor Con trol Syste m Ba sed on FPGAW E I R an 1,J I N M ing -he 1,WAN G X in -sheng 2,L I U Yi -w ei 1,L I U Hong1(1,Harbin I nstitute of Technol ogy Robotics Research I nstitute,Harbin 150001,China;2.Beijing University of Post and Telecommunicati ons,Beijing 100876,China ) 摘 要:介绍了一种基于FPG A 的无刷直流电动机控制系统及自顶向下的设计方法。
该系统采用FPG A 作为核心器件,极大减少了分离元件的使用,利用硬件描述语言VHDL 设计在片内实现电机控制逻辑,因此系统具有极大的灵活性、扩展性和通用性,抗干扰能力强、且系统本身结构紧凑,已成功应用于机器人仿人灵巧手手指中。
关键词:可编程逻辑门阵列;无刷直流电动机;VHDL 中图分类号:T M 33 文献标识码:A 文章编号:1004-7018(2006)10-0029-02Abstract:The mechanis m and fr om -t op -t o -down de 2sign method of BLDC mot or contr ol syste m based on FPG A are intr oduced .A s the core of the syste m,FPG A i m p le ments the most l ogic functi ons .The distinctive advantages of the syste m are flexible,expandable,stable,si m p le and compact .This system has been successfully used in dextr ous r obot hand .Keywords:FPG A;BLDC M;VHDL1引 言无刷直流电动机由于其无电刷及换向火花、小转动惯量、小体积、低噪声、免维护等优点,在机器人领域中得到广泛应用。
基于FPGA直流电机的PWM控制Based on FPGA direct current machine's PWMcontrol rotational摘要EDA技术是用于电子产品设计中比较先进的技术，可以代替设计者完成电子系统设计中的大部分工作，而且可以直接从程序中修改错误及系统功能而不需要硬件电路的支持，既缩短了研发周期，又大大节约了成本，受到了电子工程师的青睐。
实现直流电机转速的控制方法很多，可以用可编程序控制器PLC、单片机等方案来实现。
但是这些控制方法的功能修改及调试都需要硬件电路的支持，在一定程度上增加了功能修改及系统调试的困难。
因此，在设计中采用EDA技术，应用目前广泛应用的VHDL硬件电路描述语言，实现直流电机转向的控制设计，利用QuartusⅡ集成开发环境进行综合、仿真。
关键词：电子系统、硬件电路、直流电机、转向ABSTRACTEDA the technology is uses in the electronic products design the quite advanced technology, may replace the desi gner to complete in the electronic system design the majority of work, moreover may revise wrong and the system function directly from the procedure, but does not need hardware circuit's support, both reduced the research and development cycle, and saved t he cost greatly, has received the electronic engineer's favor.Realizes the direct current machine rotational speed control method to be many, may use programmable plans and so on controller PLC, monolithic integrated circuit to realize. But these control method's function revision and the debugging needed hardware circuit's support, to increase the function revision and the system debugging difficulty to a certain extent. Therefore, uses the EDA technology in the design, the application present widespread application VHDL hardware circuit description language, realizes control design which the direct current machine changes, uses QuartusⅡThe integrated development environment carries on the synthesis, the simulation.Key word：EDA、VHDL、QuartusⅡ、the direct current machine、realizes control目录前言 (3)第一章PWM技术 (4)第二章EDA简要介绍 (6)§2.1 EDA技术的发展历程 (6)§2.2 EDA技术的主要内容 (8)§2.3 EDA技术的发展趋势 (9)第三章硬件描述语言VHDL (11)§3.1 VHDL语言概况 (11)§3.2 VHDL硬件程序结构 (13)§3.3 VHDL语言的特点 (16)第四章QuartusII开发系统 (17)§4.1 QuartusII设计流程： (17)§4.2 QuartusII的设计特点 (20)第五章本设计中所用到的各基本原件的程序及仿真波形 (22)§5.1 八位计数器 (22)§5.2 A_D转换器 (23)§5.3 比较器 (25)§5.5 元件组合完成电机方向转换的仿真 (28)结论 (31)参考文献 ............................................... 错误!未定义书签。
基于FPGA的无刷直流电机驱动器设计当今的无刷直流电机凭借其高效，大启动力矩，调速性能优越而成为高效电力驱动的新宠，广泛地应用在航空，航天，汽车，精密电子等行业。
相比之前的有刷电机有免维护，寿命长等不可比拟的优势。
FPGA现场可编程门阵列的出现，将改变目前直流电机控制系统大多由DSP和单片机实现的格局。
与传统DPS相比，FPGA比DSP拥有更快速度，更低的功耗，更高的集成度，这不单单是针对1轴，可以将3轴，4轴，甚至多轴控制系统集成在单FPGA芯片内。
并且，FPGA的可重构型便于修改，更新，升级。
本方案就是基于XILINX的FPGA来完成直流无刷电机的驱动设计。
方案实现功能：电机调速电机电流控制电机过流保护短路保护先来看下整体伺服系统的框图。
本次设计主要完成上图中的黑线内部分。
单轴，以后再做扩展。
设计框图：电机选用24V 带霍尔传感的无刷直流电机。
驱动电路采用PWM方式驱动。
H驱动桥考虑到集成度和易用性，选用TI公司的DRV8312；电流环路采集选用ADS1204的4通道ADC；核心FPGA 芯片选用SPARTAN3E/SPARTAN6LX9；FPGA芯片内要完成两个环路的PI算法；ADC的采集，滤波；电机的测速；PWM波形发生器；霍尔信号与电机换向逻辑；人机交互界面以及PI 参数设定以上位机和LABVIEW 来实现。
本方案参考安福利公司最新的电机驱动模块，TI无刷直流电机系统方案，ADI电机系统方案，以及XILINX官网相关资料。
单位：中电集团第39研究所通信部拟定人：冯双。
基于FPGA的直流电机PWM调速系统设计实现分析1.引言直流电机广泛应用于各个领域，如工业控制、机器人等。
调速系统是直流电机应用中非常重要的一部分，直流电机的调速在一定范围内能够满足不同负载需求。
本文将介绍基于FPGA的直流电机PWM调速系统的设计实现分析。
2.系统设计2.1系统架构设计基于FPGA的直流电机PWM调速系统主要包括FPGA、PWM控制器、驱动电路和直流电机。
其中，FPGA负责进行调速算法的运算和时序控制，PWM控制器用于生成PWM信号，驱动电路控制直流电机的转速和方向。
2.2算法设计调速算法一般采用PID控制算法，通过测量直流电机的转速和负载情况，计算出PWM占空比，并调整PWM信号的频率和占空比以实现电机的调速。
在FPGA中，可以使用硬件描述语言（HDL）进行算法实现。
使用VHDL或Verilog等HDL语言，编写PID控制器、计数器和状态机等模块，实现调速算法的运算和时序控制。
3.系统实现3.1FPGA的选择FPGA是可编程逻辑芯片，具有灵活性和高性能的特点。
在选择FPGA 时，需要考虑系统的性能需求、资源使用和开发成本等因素。
常用的FPGA型号包括Xilinx系列和Altera（Intel）系列等。
3.2PWM控制器设计PWM控制器的设计主要包括频率和占空比的控制。
可以使用计数器和状态机实现PWM信号的生成。
计数器用于计数并产生PWM控制信号的频率，状态机用于控制计数器并调整PWM占空比。
3.3驱动电路设计驱动电路主要负责将FPGA生成的PWM信号转化为适合驱动直流电机的电压和电流信号。
驱动电路一般包括功率放大器、H桥驱动模块和电流反馈模块等。
通过控制H桥驱动模块的开关，可以实现直流电机的正反转和调速功能。
4.总结本文介绍了基于FPGA的直流电机PWM调速系统的设计实现分析。
通过使用FPGA进行调速算法的运算和时序控制，实现了对直流电机的精确调速。
系统设计包括FPGA选择、PWM控制器设计和驱动电路设计等。
基于FPGA的直流电动机伺服系统设计摘要:提出的直流电动机伺服系统设计方案综合了EDA技术,单片机和模糊控制技术, 采用模糊比例算法,即大范围内采用模糊控制,以提高系统的动态响应速度,在小范围内采用比例控制,以提高系统的稳态控制精度.试验证明:该系统细分精度高,可维护性强,响应速度快,控制效果理想.关键词:FPGA;伺服系统;模糊比例控制;PWM波1 引言随着微控制进入控制领域,以及新型的电力电子功率器件的不断出现,使得采用全控型的开关功率元件进行PWM控制方式为主流.这种控制方式很容易在微控制器中实现,从而为直流电动机控制数字化提供了契机.传统的模糊控制器控制动作欠细腻,稳态精度欠佳.电动机是一种旋转式机器，它将电能转变为机械能，它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子，其导线中有电流通过并受磁场的作用而使转动，这些机器中有些类型可作电动机用，也可作发电机用。
它是将电能转变为机械能的一种机器。
通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。
电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到万千瓦级。
电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。
由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。
而模糊比例控制(利用模糊数学的基本思想和理论的控制方法。
在传统的控制领域里，控制系统动态模式的精确与否是影响控制优劣的最主要关键，系统动态的信息越详细，则越能达到精确控制的目的。
然而，对于复杂的系统，由于变量太多，往往难以正确的描述系统的动态，于是工程师便利用各种方法来简化系统动态，以达成控制的目的，但却不尽理想。
换言之，传统的控制理论对于明确系统有强而有力的控制能力，但对于过于复杂或难以精确描述的系统，则显得无能为力了。
基于fpga的无刷直流电机控制系统设计基于FPGA的无刷直流电机控制系统设计随着科技的不断发展，FPGA技术已经广泛应用于嵌入式系统中。
其中，基于FPGA的无刷直流电机控制系统设计，是电机控制应用领域中的一个重要研究领域。
在无刷直流电机控制系统中，需要实时响应动态控制，以使电机在运转过程中能够有更高的效率和更好的稳定性，这是控制系统设计中最重要的任务。
一般地，基于FPGA的无刷直流电机控制系统设计包括硬件设计和软件设计两个方面。
硬件设计方面，需要选择适合的FPGA芯片以及其他相关硬件，然后将其连接到电机控制器。
此外，在硬件设计方面，需要注意电路板大小、电源电压、电磁干扰等方面，以确保电机能够稳定运行。
在软件设计方面，需要进行FPGA代码编写、仿真、调试等步骤。
在这个过程中，需要特别注意代码的可靠性和安全性，以确保系统能够正常工作且不会出现故障。
该设计的实现需要以下步骤：1. 设计ADC模块：无刷直流电机控制系统中需要采集电机速度和位置信号，所以需要设计ADC模块来采集这些信号。
此模块需要选择高速、高精度的模数转换器，并在硬件和FPGA代码中进行相应的配置。
2. 设计PWM模块：相较于传统的PWM芯片，基于FPGA的PWM 模块可以实现更高的精度和更高的速度控制。
在无刷直流电机控制系统中，PWM模块的最大输出频率应该与电机的驱动器匹配，以确保电机可以稳定工作。
3. 开发驱动器模块：根据电机的规格和电源电压，需要选择合适的三相桥或全桥驱动器来驱动电机。
驱动器选择后，需要进行驱动器模块的FPGA硬件和软件设计，以实现控制电机转速和位置的功能。
4. 实现PID控制器：PID控制器可以实现更精确的电机速度和位置控制。
在FPGA中，通过硬件设计和添加PID控制器FPGA代码，可以实现电机控制参数的在线调整，以适应不同情况下的要求。
基于FPGA的无刷直流电机控制系统设计，可以有效提高电机的稳定性和效率，应用范围非常广泛，包括各种机械设备、废气清洁器、制作风扇等领域。
基于FPGA的直流电机PWM控制器设计基于FPGA的直流电机PWM控制器设计摘要：利用FPGA可编程芯片及Verilog HDL语言实现了对直流电机PWM控制器的设计，对直流电机速度进行控制。
介绍了用Verilog HDL语言编程实现直流电机PWM控制器的PWM产生模块、转向调节模块等功能，该系统无须外接D／A转换器及模拟比较器，结构简单，控制精度高，可方便对电机进行远程控制，有广泛的应用前景。
关键词：FPGA；PWM；直流电机；实验0 引言传统的方法产生PWM信号电路比较复杂。
数字PWM控制只需FPGA中的内部资源就可以实现。
本文介绍了一种用单片大规模FPGA 实现的PWM发生的直流电机控制器，其中产生的PWM波具有脉冲中心对称、PWM 周期和死区时间可编程等特点，且性能优异，灵活性和可靠性高。
用数字比较器代替模拟比较器，数字比较器的一端接设定值计数器的输出，另一端接线性递增计数器输出。
当线性计数器计数值小于设定值时输出低电平，大于设定值时输出高电平。
与模拟控制相比，省去了外接的D／A转换器和模拟比较器，FPGA外部连线很少，电路更加简单。
而且通过总线数据或按键控制在系统调整脉宽数及数字比较器的设定值，从而实现对电机转速、波动性等参数的灵活控制。
1 系统整体设计系统的整体框图如图1所示。
该系统以FPGA芯片为控制核心，通过按键或上位机设定电机速度和PWM占空比，由FPGA的I/O口控制直流电机驱动芯片驱动直流电机的转动。
转速的测量由码盘完成，速度显示数码管来实现。
本系统是基于实现电机的恒速调节而进行设计的。
系统分以下几个模块：转速调节模块，脉宽调制(PWM)模块，速度检测模块，在图2中所示的FPGA是根据设计要求设计好的一个芯片，其内部逻辑电路如图3。
START是电机的开启端，U_D控制电机加速与减速，EN1用于设定电机转速的初值，Z_F是电机的方向端口，选择电机运行的方向。
CLK2和CLK0是外部时钟端，其主要作用是向FPGA 控制系统提供时钟脉冲，控制电机进行运转。
基于fpga 的直流电机综合测控系统电路设计1. 引言1.1 概述随着科技的不断进步和电机技术的广泛应用，直流电机在工业生产和自动控制领域发挥着重要作用。
直流电机的测控系统是实现对电机运行状态、控制以及数据采集等功能的关键部分。
本文将介绍基于FPGA（现场可编程门阵列）的直流电机综合测控系统电路设计。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分：引言、直流电机测控系统概述、FPGA基础知识和相关技术介绍、直流电机综合测控系统的电路设计要点以及实验结果与分析。
其中，引言部分对论文主题进行了简要介绍，同时提出文章目的和结构。
1.3 目的本篇长文旨在通过对FPGA在直流电机测控系统中应用的研究，设计出高效且稳定可靠的直流电机测控系统。
通过深入分析和实验验证，揭示FPGA在这一领域中所具有的优势，并展示其在驱动电路设计、信号采集与处理以及系统通信接口方面所能提供的解决方案。
通过实验结果与分析，评估系统的性能，进一步证明该设计方案的可行性和有效性。
以上是“1. 引言”部分内容。
2. 直流电机测控系统概述2.1 直流电机工作原理直流电机是一种将直流电能转换为机械能的电动机。
其工作原理基于洛伦兹定律和摩擦力等物理原理。
直流电机由定子和转子组成，其中定子通常由线圈构成而转子则是一个旋转部件。
当通过定子中通入直流电流时，形成了磁场，这个磁场与转子上带有导线的部分相互作用，产生了力矩，使得转子开始旋转。
2.2 测控系统的重要性测控（Measurement and Control）系统在工程领域中具有广泛应用。
对于直流电机而言，测控系统可以实现对驱动、监控、调节等方面的功能，以确保电机能够稳定运行并满足特定需求。
测量和控制技术在直流电机领域中非常关键，因为它们可以帮助精确获取并处理与运行参数相关的信息，并根据需要进行相应的调整。
2.3 FPGA在测控系统中的应用优势FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，被广泛应用于测控系统中。
毕业设计(论文)-基于FPGA的电机控制————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：基于FPGA的电机控制指导老师：设计了一个基于现场可编程门阵列（FPGA）的电机控制系统。
简单介绍了步进电机和直流电机的工作原理和工作特点，并根据两种电机的不同特性设计了基于FPGA的不同的控制电路：以改变频率来控制步进电机的转速；调节脉冲的占空比大小改变输出电压的大小，从而达到控制直流电机的转速的目的。
关键字：FPGA 步进电机直流电机电机控制PWMDesign of the Motor-Control Based on FPGAAbstract: the electromotor control system is designed based on FPGA. This paper simply introduces the principle and the characrers of current-motor and step-motor.And what’s more,different control circuits based FPGA are designed accordering to the different characteristic of current-motor and step-motor. The rotate speed of step-motor is controlled by changing frequency .The output-voltage changes accordering to the rate of impulses,and so the aim to control the rotate of current-motor achieve.Keyword : step-motor motor-control PWM FPGA目录1.系统设计 (3)1.1功能介绍 (3)1.2电机控制简介 (3)1.2.1步进电机的控制 (3)1.2.2直流电机的控制 (3)1.3总体设计方案 (4)1.3.1总体设计思路 (4)1.3.2方案论证与比较 (4)2.单元电路设计 (7)2.1.步进电机驱动电路 (7)2.2.直流电机驱动电路 (8)3.软件设计 (8)3.1实现方法 (8)3.2 程序流程图 (9)4.系统测试 (10)5.结论及参考文献 (10)5.1.结论: (10)5.2.参考文献: (10)6.附录 (10)前言步进电机：一般，电动机都是连续旋转，而步进电动机却是一步一步转动的。
基于FPGA的无刷直流电动机控制器的设计【摘要】设计一种基于FPGA的无刷直流电动机控制系统，提出了控制系统的相应部分的功能及工作原理，给出了控制策略及设计方案，采用PWM方式，以霍尔传感器作为系统的位置和速度传感器，最终实现对电动机的控制。
【关键词】无刷直流电动机；控制器直流电动机具有非常优秀的线性机械特性、宽的调速范围、大的启动转矩、简单的控制电路等优点，长期以来一直广泛的应用在各种驱动装置和伺服系统中。
然而，机械电刷和换向器因强迫性接触，造成结构复杂、可靠性差、接触电阻变化、产生火花、噪声等一系列问题，影响了直流电动机的调速精度和性能。
随着技术和高性能的磁性材料制造技术的飞速发展，无刷直流电动机利用电子换向器取代看机械电刷和机械换相器，因此，这种电动机不仅保留了直流电动机的优点，而且又具有了交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点，目前该项技术已经应用在于更广泛的领域里。
1.系统结构基于FPGA的无刷直流电动机控制器的设计是由电动机模块、霍尔位置传感器采集模块、控制电路模块、驱动电路模块以及逆变电路模块组成。
对于元器件的选型以及所设计无刷直流电动机控制器的可行性，设计出一个方案。
以FPGA为核心控制单元控制整个电路的运行，用霍尔位置传感器采集电动机的转子位置，经由以Si9979为基础的驱动电路放大，全桥逆变电路将直流转变为交流进而控制电动机的旋转。
采用cycloneⅡ作为控制核心，由霍尔位置传感器采集电动机转子的位置，并将信息以数字信号的形式传送给cycloneⅡ芯片进行处理，驱动电路即Si9979将信号放大处理后控制逆变电路进而实现对电动机的控制。
2.电动机选用无刷直流电机在电磁结构上和有刷直流电机—样，但它的电枢绕组放置在定子上，永久磁钢放置在转子上。
无刷直流电机的电枢绕组像交流电机的绕组—样，采用多相形式，经由逆变器接到直流电源上，定子采用位置传感器实现电子换相来代替有刷直流电机的电刷和换向器，各相逐次通电产生电流，定子磁场和转子磁极主磁场相互作用，产生转矩。
基于FPGA的电机智能驱动控制系统设计
基于FPGA的电机智能驱动控制系统设计
智能驱动器以及许多汽车和ISM 厂商正面临着满足新的市场需求和不断发展的标准要求所带来的重重挑战。
在现代工业和汽车应用中，电机必须具有高效、低噪声、速度范围宽、可靠性高、成本合理等特性。
在当今工厂里，电机驱动型设备占总耗电量的三分之二，因此开发能效更高的系统势在必行。
由于在许多情况下驱动器只是大规模工艺的一个组件，因此互操作性也是一项关键的设计要求。
而影响这种要求的关键因素是工业网络协议的宽度（即现场总线）和相关器件特性，因为它们用来标准化驱动器在网络中的表达。
现场总线（比如CAN 和Profibus）自身千差万别，虽然都属于现场总线，但是实际上并不具有互换性。
为了降低成本和改善工业控制器之间的通信，现场总线提供商已经开发出了基于以太网的工业网络解决方案和数种新的协议，比如EtherCAT 和Profinet 等。
除此之外，EtherNET I/P 也在近年来开始大行其道。
不过，这些都是自成体系的技术，迫使制造商不得不支持所有的提供商。
赛灵思设计服务部（XDS）已经为ISM 领域的一家主要厂商开发出了一款基于FPGA、支持CANopen 和EtherCAT 接口的电机控制平台原型来解决这些问题。
赛灵思设计服务部的工作是设计并实现一个功能齐备的模块化系统，以便在客户的新一代智能驱动器中重用。
通过在模块化系统架构中集成赛灵思Spartan-6 FPGA SP605 评估套件基础目标设计平台以及第三方IP 核，提供先进的电机控制算法和工业网络支持，实现了一款高效、可。
河南大学2014届本科毕业论文论文题目基于FPGA直流电动机驱动的设计论文作者姓名：______________作者学号：___1003618004_______所在学院：民生学院所学专业：_电子信息科学与技术_导师姓名职称：___ _______论文完成时间： 2014年04月24日 _I河南大学民生学院本科毕业论文目录摘要： ..................................................................................... 错误！未定义书签。
0 前言 (2)1 绪论 (2)1.1 课题的来源 (2)1.2 课题研究的目的及意义 (3)1.3 课题国内外研究现状 (4)1.4 课题实质性展现 (4)2直流电动机的概括 (4)2.1 直流电动机的基本构成 (4)2.2 直流电动机的工作原理 (5)2.3 直流电动机的性能 (6)3 直流电动机的控制及PWM（脉宽调制） (7)3.1 控制器的控制电路 (7)3.2 转子位置传感器 (8)3.3 直流电动机的控制原理详解 (9)3.4 直流电机转速控制与PWM脉宽调制 (11)4 FPGA及其组成的控制器 (12)4.1 FPGA芯片 (13)4.2 VHDL硬件描述语言 (14)4.3 运用FPGA来实现对直流电动机的控制 (15)4.4 PWM（脉宽调制信号） (16)4.5速度检测 (19)5 结论 (20)参考文献 (20)II基于FPGA的直流电机驱动的设计电子信息技术在如今的社会中已然达到迅猛发展阶段，国家也在大力加强电子商务领域的引导性投资，可见其在当今社会中的重要性。
电子技术的发展方向。
可以说模拟电子技术是电子技术的根本，在调制解调，功率放大，信号放大、整流稳压等电路方面具有非常重要作用，移动通信等领域都不可或缺。
电子技术的另外一个重要组成部分数字电子技术同等重要的，和模拟电子技术相对比，数字电子技术具有稳定性好，精度高，抗干扰性强的优势。
也正是因为数字电子的这些优势使得它在一些领域的发展更胜于模拟电子，数字滤波器就是一个很好的证明。
数字电子技术目前也在向两个截然相反的方向发展，一是基于通用处理器的软件开发技术，如单片机、bps等技术，它们是在一个通用处理器的基础上结合少量的硬件电路设计来完成系统的硬件电路，而将主要精力集中在算法、数据处理等软件层次上的系统方法。
另一个方向是基于CPLD/FPGA的可编程逻辑器件的系统开发，其特点是将算法、数据加工等工作全部融入系统的硬件设计当中，在“线与线的互联”当中完成对数据的加工。
单片机微处理器作为核心来实现直流电机的控制已然跟不上时代发展的需求。
由此电机控制器也由模拟分立原件构成的电路向数模混合、全数字方向发展。
此文章主要研究了FPGA芯片在直流电机控制器中的作用。
文章详细的介绍了直流电机的类型、结构、工作原理、PWM调速原理和FPGA集成芯片。
后对所需应用的硬件语言VHDL方面知识也进行了介绍。
从而为论文的具体设计部分提供了理论基础。
FPGA的电机控制中，最基本的作用有三：组合逻辑、计数器、状态机。
关键词：FPGA芯片；直流电机；硬件描述语言（VHDL）；PWM；现场可编程门阵列DC motor driven FPGA-based design Electronic information technology in today's society has already reached the rapid development stage, countries are vigorously strengthen the field of electronic commerce to guide investment, and its importance in today's society .Direction of development of electronic technology. It can be said analog electronics technology is the fundamental electronic technology, the modem, power amplification, signal amplification, rectification regulators and other aspects of the circuit has a very important role in areas such as mobile communications are indispensable. Another important part of the digital electronic technology as important as electronic technology, and the relative ratio of analog electronics, digital electronics technology has good stability, high accuracy, strong anti-interference advantages. It is also because of these advantages make it the development of digital electronics in some areas more than analog electronics, digital filter is a good proof.Digital electronic technology is also currently the two diametrically opposite1SCM, bps technology, which is a combination of a small amount of hardware circuit design on the basis of a general purpose processor to completion of the hardware circuit system, and will mainly focus on system-level methods of software algorithms, data processing. Another direction is based on the system developed CPLD / FPGA programmable logic devices, which is characterized by the algorithms, data processing, etc. All of them integrated into the system's hardware design, the "interconnection line and the line," which complete data processing.Single-chip microprocessor as the core to achieve control of DC motor already keep up with demand of the times. Thus the motor controller is also developed by the original constitution of discrete analog circuitry to mixed analog-digital, all-digital direction. This article studies the role of FPGA chip in DC controller. Article describes in detail the types of DC motors, structure, working principle, PWM speed control principle and FPGA integrated chip. After VHDL hardware language knowledge required applications have also been introduced. Thus providing a theoretical basis for the specific design of the paper. FPGA motor control, the basic function of three factors: combinational logic, counters, state machines.Key words:DC motor， controller，FPGA(field programmable gate arrays)， VHDL(VHSIC hardware description language) ，PWM0 前言文章从开始就介绍了此次课题（FPGA控制直流电机）的选题原因，以及它的研究现状及其存在的意义。
接着详细的讲述了直流电动机、FPGA、VHDL的性能及其应用，PWM波形的产生。
随后用VHDL进行了详细的系统设计，最后运用大量的数据来验证设计的实践性能，并进行了仿真。
在此希望对此方面感兴趣的朋友们可以轻松上手。
1 绪论1.1 课题的来源在人类社会发展中使用工具,能量动力.是发展程度的标志,发电机电动机使人类社会发展中脱离了人力畜力及水力火力的现场,经电力线传送动力到一切应用动力的地点,是生产力发展的巨大动力源,是电力工业成为可能的基础,支撑着我你的现代生活的方方面面.然而电机的控制从模拟控制器发展到了数模混合控制器以及完全性的数字控制器来适应着时代的发展。
由于模拟控制器精度低，抗干扰性能差，已经被精度高，2电子信息技术在如今的社会中已然达到迅猛发展阶段，单片机微处理器作为核心来实现直流电机的控制已然跟不上时代发展的需求，只有加紧改进。
现在大多使用高性能的DSP来适应电机控制器的需求。
而随着EDA技术的突飞猛进，用FPGA （可编程门整列）的数字来实现电机的完美控制。
FPGA是在原先的PAL、GAL、CPLD等可编程器件基础上研究出来的数字电子系统编程器件。
FPGA已改其它器件的缺点，更是解决了定制电路的不足。
