基于CPLD的電機(jī)輔助控制與仿真

1.39萬字
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摘要 電機(jī)（英文：Electric machinery，俗稱“馬達(dá)”）是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置，它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機(jī)械的動力源。電機(jī)控制器是通過集成電路的主動工作來控制電機(jī)按照設(shè)定的方向，速度，角度，響應(yīng)時間進(jìn)行工作，使得電機(jī)應(yīng)用范圍更為廣泛，輸出效率更高，噪音更小等優(yōu)點(diǎn)。
在對電機(jī)控制系統(tǒng)提出響應(yīng)速度快、精度高、控制板體積小、可靠性高等要求下，采用基于單片機(jī)等芯片的控制系統(tǒng)一般難以實(shí)現(xiàn)這一要求，而基于DSP等芯片的控制系統(tǒng)一般成本又太高，單一的軟件控制使得系統(tǒng)的可靠性降低。但隨著電機(jī)的各種控制方法日趨成熟，特別是大規(guī)模現(xiàn)場可編程門陣列FPGA、CPLD的出現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)這些要求提供了可能，本課題便是基于這一背景而提出的。
本文針對一種基于Lattice公司CPLD的電機(jī)控制器進(jìn)行輔助控制設(shè)計，重點(diǎn)分析了CPLD參與電機(jī)輔助控制的硬件電路設(shè)計及其仿真實(shí)現(xiàn)。并通過ispLEVER設(shè)計仿真軟件驗證了設(shè)計電路及控制方法的正確性。

關(guān)鍵詞：電機(jī)輔助控制；CPLD；硬件電路設(shè)計；ispLEVER軟件；

Assist Control and Simulation of the Motor Based CPLD
Abstract Motor (Electric machinery, commonly known as "motor") refers to the law of electromagnetic induction based on realized energy conversion or transfer of an electromagnetic device. Its main role is to produce a driving torque, as a power source for various electrical or mechanical. A motor controller controls the motor to set the direction, speed, angle of the work through the active integrated circuit, the response time for work, making the motor wider range of applications, higher output efficiency, quieter and so on.
The control requirements of high reliability, such as fast response speed, high precision, small size. Based on MCU chip control system is generally difficult to realize this requirement. And, the cost of control system based on DSP chip is generally too high. However with all kinds of Brushless DC motor control method is becoming more and more mature, especially the large-scale field programmable gate array FPGA, CPLD appeared, provides the possibility to realize these requirements. This topic is proposed on the basis of this background.
This paper presents a brushless DC motor controller based on CPLD .Focus on the analysis of the hardware circuit motor controller and Simulation. And further verify the correctness of the controller. Then the controller for control tasks shouldered, programming draw schematics, and finally with ispLEVER verify the proposed control method.

Key words: Motor Assist Control, CPLD, Hardware Design, ispLEVER software.

目錄
第1章 緒論 1
1.1 課題的研究意義 1
1.1.1 電機(jī)的發(fā)展 1
1.1.2 電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展 2
1.1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問題 4
1.1.4 主要研究內(nèi)容 4
第2章 電機(jī)控制系統(tǒng)及硬件電路 6
2.1 電機(jī)控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 6
2.2 各模塊解析 6
2.2.1 三相橋逆變電路 6
2.2.2 逆變電路MOS管的驅(qū)動電路 11
2.2.3 電機(jī)的的過流保護(hù)電路 13
2.2.4 CPLD主控 17
2.2.5 人機(jī)接口 17
2.3 小結(jié) 18
第3章 CPLD電機(jī)輔助控制設(shè)計 20
3.1 CPLD簡介 20
3.1.1 CPLD的發(fā)展 20
3.1.2 主流的CPLD系列簡介 20
3.1.3 常用CPLD的介紹及其選型 21
3.2 控制器設(shè)計 21
3.2.1 設(shè)計所要完成的任務(wù) 21
3.2.2 仿真任務(wù)的實(shí)現(xiàn) 21
3.3 ISP的介紹 23
3.4 控制器的建模 23
3.4.1 過流過壓保護(hù) 23
3.4.2 電機(jī)的正反轉(zhuǎn) 25
3.4.3 延時消抖電路設(shè)計 27
3.4.4 系統(tǒng)故障LED顯示 28
3.4.5 驅(qū)動管保護(hù)模塊 29
3.5 ispLEVER仿真分析 31
3.6小結(jié) 32
第4章 總結(jié)與展望 33
致謝 34
參考文獻(xiàn) 35