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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)動器的電流環(huán)采用矢量控制方案。接著，為了提高PMLSM驅(qū)動器的性能，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)動器的位置環(huán)，以處理動態(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)動控制性能的優(yōu)勢，PMLSM作為傳動裝置【1-2】越來越廣泛地應(yīng)用于許多自動控制領(lǐng)域，包括電腦控制的機(jī)床、X－Y驅(qū)動裝置、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，摩擦力和未知的動力學(xué)特性。他們總是削弱預(yù)先設(shè)計(jì)的PMLSM驅(qū)動系統(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)動的位置控制，來獲得更高的運(yùn)行性能。