附件C：譯文


基于FPGA的永磁同步直線電機(jī)（PMLSM）自適應(yīng)模糊控制的伺服控制集成電路

摘要
本文介紹了用于永磁直線同步電機(jī)（PMLSM）的、基于現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）的伺服控制集成電路。首先，介紹了PMLSM的數(shù)學(xué)模型，在PMLSM驅(qū)動(dòng)器的電流環(huán)采用矢量控制方案。接著，為了提高PMLSM驅(qū)動(dòng)器的性能，推導(dǎo)出由模糊基函數(shù)和參數(shù)可調(diào)機(jī)制構(gòu)建的自適應(yīng)模糊控制器（AFC），并運(yùn)用于PMLSM驅(qū)動(dòng)器的位置環(huán)，以處理動(dòng)態(tài)不確定性和外部載荷的影響。然后，設(shè)計(jì)基于FPGA的控制集成電路來實(shí)現(xiàn)該控制器?；贔PGA的控制集成電路有兩個(gè)IP核，一個(gè)是Nios嵌入式處理器IP核，一個(gè)是應(yīng)用IP核。Nios處理器是用來完成PMLSM驅(qū)動(dòng)的自適應(yīng)模糊位置控制器的功能。應(yīng)用IP則用來完成PMLSM驅(qū)動(dòng)器的電流矢量控制，它包括SVPWM的發(fā)生，坐標(biāo)變換，PI控制，以及正交編碼器的脈沖檢測。最后，建立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并證明了一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1引言
因?yàn)榫哂懈吖β拭芏群涂焖倬_的運(yùn)動(dòng)控制性能的優(yōu)勢，PMLSM作為傳動(dòng)裝置【1-2】越來越廣泛地應(yīng)用于許多自動(dòng)控制領(lǐng)域，包括電腦控制的機(jī)床、X－Y驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)器人、半導(dǎo)體制造設(shè)備、運(yùn)輸推進(jìn)器等。但是，永磁同步直線電機(jī)不使用傳統(tǒng)的齒輪和滾珠絲杠，所以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的不確定性大大地影響伺服性能【3】。這些不確定性包括參數(shù)變化，外部負(fù)載擾動(dòng)，摩擦力和未知的動(dòng)力學(xué)特性。他們總是削弱預(yù)先設(shè)計(jì)的PMLSM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能。為了解決上述問題，例如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、自適應(yīng)模糊控制等智能技術(shù)【4-5】已得到開發(fā)，并應(yīng)用到伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的位置控制，來獲得更高的運(yùn)行性能。
近年來，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的進(jìn)步，F(xiàn)PGA引起了更多的關(guān)注。FPGA的優(yōu)點(diǎn)包括可編程的硬鏈接特性、快速投放市場、更短設(shè)計(jì)周期、嵌入式處理器、低功耗和高密度的數(shù)字實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)【6】。在交流電機(jī)控制方面，許多實(shí)際應(yīng)用都進(jìn)行了研究。但是，研究人員使用FPGA僅僅實(shí)現(xiàn)整個(gè)伺服控制系統(tǒng)的硬件部分【7-8】。現(xiàn)在，可以設(shè)計(jì)一個(gè)嵌入式處理器和IP核，并下載到FPGA，以構(gòu)建SoPC的環(huán)境【9-10】。因此，本文提出在SOPC環(huán)境下，設(shè)計(jì)用于PMLSM自適應(yīng)模糊控制的高性能伺服控制集成芯片。本文提出的基于FPGA控制集成芯片有兩個(gè)IP核，包括一個(gè)Nios嵌入式處理器IP核核一個(gè)應(yīng)用IP核。Nios處理器IP核是用于軟件實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)模糊控制算法，應(yīng)用IP核則是用于硬件實(shí)現(xiàn)電流矢量控制方案。因此，所有構(gòu)建高性能PMLSM驅(qū)動(dòng)的所需的功能都集成在一片F(xiàn)PGA上。