基于FPGA的数字控制器硬件实现方法研究

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 研究现状

1．2．1 控制器的实现方法

1．2．2 基于FPGA的控制器研究现状

1．3 论文的结构的安排

第二章 数字控制理论

2．1 数字控制系统的组成

2．1．1 硬件部分

2．1．2 软件部分

2．2 数字控制器离散化设计方法

2．2．1 数字控制器的模拟——数字化设计方法

2．2．2 数字控制器的直接设计方法

2．3 数宇控制器字长

2．3．1 字长与量化误差关系

2．3．2 字长与A／D的位数的关系

2．3．3 字长与信号的动态范围的关系

2．3．4 字长与采样周期的关系

2．4 数字控制器采样周期

2．4．1 采样过程

2．4．2 采样周期的选取

第三章 FPGA的基本结构

3．1 FPGA的结构与工作原理

3．1．1 FGPA简介

3．1．2 FPGA的查找表逻辑结构

3．1．3 Cyclone Ⅱ系列器件的内部结构

3．2 FPGA开发流程

第四章 浮点运算在FPGA中的实现方法

4．1 浮点在FPGA中的表示方法

4．2 浮点加法、减法在FPGA中的实现

4．2．1 对阶

4．2．2 尾数加法、减法运算

4．2．3 规格化处理

4．2．4 合入处理

4．3 浮点乘法在FPGA中的实现

4．4 浮点除法在FPGA中的实现

第五章 基于FPGA的数字控制系统设计中的优化问题

5．1 速度优化方法

5．1．1 流水线法

5．1．2 降低时滞法

5．1．3 关键路径优化法

5．2 面积优化方法

5．2．1 通过改进算法优化面积

5．2．2 通过优化VHDL语言编码优化面积

5．2．3 通过使用宏模块优化面积

第六章 数字PID控制器FPGA实现

6．1 数字PID的基本原理

6．1．1 位置型PID控制器

6．1．2 增量型PID控制器

6．2 数字PID控制器的组成

6．2．1 控制器整体结构

6．2．2 FPGA部分

6．2．3 电机驱动模块

6．2．4 测速模块

6．2．5 串行通信模块

6．3 数字PID控制器字长、周期的选择

6．3．1 控制周期的选择

6．3．2 控制器字长的选择

6．4 系统软件设计

6．5 控制性能测试

第七章 结论和展望

7．1 全文总结

7．2 研究展望

参考文献

致谢

在学期间公开发表论文及著作情况