基于FPGA的多通道伺服电机控制系统设计

作     者：张华西 严飞 刘卿卿 陈佳宇 刘银萍 Zhang Huaxi;Yan Fei;Liu Qingqing;Chen Jiayu;Liu Yinping

作者机构：南京信息工程大学大气自动化学院南京210044 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044 

出 版 物：《国外电子测量技术》 (Foreign Electronic Measurement Technology)

年 卷 期：2022年第41卷第12期

页      面：171-177页

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：江苏省产业前瞻与关键核心技术重点项目(BE2020006-2) 国家自然科学基金(61605083)项目资助 

主　　题：FPGA 伺服电机 多通道 PID 双闭环 

摘      要：针对大规模电机集群控制系统的控制难点,提出了一种基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的多通道的伺服电机控制方案。首先,采用纯硬件逻辑部署用户数据报协议(user datagram protocol,UDP),使FPGA与上位机的实时交互;其次,针对特定的直线运动场合设计出一种双闭环PID控制策略,并在单片FPGA中集成多路伺服驱动控制模块,构建了多路伺服电机驱动控制系统;最后,搭建四路硬件测试平台,并进行实验验证。实验结果表明,到位误差小于0.42 mm,位置阶跃响应曲线平滑,速度阶跃响应超调量小于13%,稳定时间小于0.7 s,实现了快速响应和稳定调速,该系统有望在集群控制中得到广泛应用。