基于FPGA的精密微驅(qū)動(dòng)器測(cè)控系統(tǒng)研究.pdf

1、磁懸浮平面電機(jī)式微驅(qū)動(dòng)器與壓電、靜電和熱微驅(qū)動(dòng)器相比具有驅(qū)動(dòng)電壓低，運(yùn)動(dòng)阻力小，自由度高，可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，隨著加工業(yè)的發(fā)展，已逐漸成為國(guó)內(nèi)外研究的焦點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)采樣率對(duì)磁懸浮微驅(qū)動(dòng)器的控制精度有直接影響，選擇高時(shí)鐘頻率的FPGA作為主控芯片不僅能在程序并行運(yùn)行時(shí)提高效率，而且在大量數(shù)據(jù)運(yùn)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(dòng)器的結(jié)構(gòu)與工作原理;對(duì)磁懸浮微驅(qū)動(dòng)器中的磁場(chǎng)

2、分布進(jìn)行了理論分析;建立了磁懸浮微驅(qū)動(dòng)器懸浮系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)模型;對(duì)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該數(shù)學(xué)模型，并對(duì)其進(jìn)行PID控制仿真。
　　2、建立了磁懸浮微驅(qū)動(dòng)器的控制系統(tǒng)，以EP2C5型號(hào)的FPGA為控制核心，結(jié)合AD7671、AD5545芯片設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采樣電路，處理電路以及輸出電路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁懸浮微驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)與PC之間的通信

3、，實(shí)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(dòng)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)方法，完成程序編寫并實(shí)現(xiàn)各模塊功能。
　　4、搭建了基于FPGA的磁懸浮微驅(qū)動(dòng)器懸浮測(cè)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng);測(cè)控系統(tǒng)中通過位置環(huán)對(duì)磁懸浮微驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行PID控制，并可在上位機(jī)上通過Delphi界面檢測(cè)懸浮狀態(tài)，通過對(duì)所設(shè)計(jì)的