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PID控制器

PID控制器(ProportionIntegrationDifferentiation,比例-积分-微分控制器),由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成。透过Kp,Ki和Kd三个参数的设定。PID控制器主要适用于基本上线性,且动态特性不随时间变化的系统。
  • 基于DSP和FPGA的数字化开关电源

    文章开篇提出了开发背景。认为现在所广泛应用的开关电源都是基于传统的分立元件组成的。它的特点是频率范围窄、电力小、功能少、器件多、成本较高、精度低,对不同的客户要求来“量身定做”不同的产品,同时几乎没有通用性和可移植性。在电子技术飞速发展的今天,这种传统的模拟开关电源已经很难跟上时代的发展步伐。 随着DSP、ASIC等电子器件的小型化、高速化,开关电源的控制部分正在向数字化方向发展。由于数字化,使开关电源的控制部分的智能化、零件的共通化、电源的动作状态的远距离监测成为了可能,同时由于它的智能化、零件的共通化使得它能够灵活地应对不同客户的需求,这就降低了开发周期和成本。依靠现代数字化控制和数字信号处理新技术,数字化开关电源有着广阔的发展空间。 在数字化领域的今天,最后一个没有数字化的堡垒就是电源领域。近年来,数字电源的研究势头与日俱增,成果也越来越多。虽然目前中国制造的开关电源占了世界市场的80%以上,但都是传统的比较低端的模拟电源。高端市场上几乎没有我们份额。 本论文研究的主要内容是在传统开关电源模拟调节器的基础上,提出了一种新的数字化调节器方案,即基于DSP和FPGA的数字化PID调节器。论文对系统方案和电路进行了较为具体的设计,并通过测试取得了预期结果。测试证明该方案能够适合本行业时代发展的步伐,使系统电路更简单,精度更高,通用性更强。同时该方案也可用于相关领域。 本文首先分析了国内外开关电源发展的现状,以及研究数字化开关电源的意义。然后提出了数字化开关电源的总体设计框图和实现方案,并与传统的开关电源做了较为详细的比较。本论文的设计方案是采用DSP技术和FPGA技术来做数字化PID调节,通过数字化PID算法产生PWM波来控制斩波器,控制主回路。从而取代传统的模拟PID调节器,使电路更简单,精度更高,通用性更强。传统的模拟开关电源是将电流电压反馈信号做PID调节后--分立元器件构成,采用专用脉宽调制芯片实现PWM控制。电流反馈信号来自主回路的电流取样,电压反馈信号来自主回路的电压采样。再将这两个信号分别送至电流调节器和电压调节器的反相输入端,用来实现闭环控制。同时用来保证系统的稳定性及实现系统的过流过压保护、电流和电压值的显示。电压、电流的给定信号则由单片机或电位器提供。再次,文章对各个模块从理论和实际的上都做了仔细的分析和设计,并给出了具体的电路图,同时写出了软件流程图以及设计中应该注意的地方。整个系统由DSP板和ADC板组成。DSP板完成PWM生成、PID运算、环境开关量检测、环境开关量生成以及本地控制。ADC板主要完成前馈电压信号采集、负载电压信号采集、负载电流信号采集、以及对信号的一阶数字低通滤波。由于整个系统是闭环控制系统,要求采样速率相当高。本系统采用FPGA来控制ADC,这样就避免了高速采样占用系统资源的问题,减轻了DSP的负担。DSP可以将读到的ADC信号做PID调节,从而产生PWM波来控制逆变桥的开关速率,从而达到闭环控制的目的。 最后,对数字化开关电源和模拟开关电源做了对比测试,得出了预期结论。同时也提出了一些需要改进的地方,认为该方案在其他相关行业中可以广泛地应用。模拟控制电路因为使用许多零件而需要很大空间,这些零件的参数值还会随着使用时间、温度和其它环境条件的改变而变动并对系统稳定性和响应能力造成负面影响。数字电源则刚好相反,同时数字控制还能让硬件频繁重复使用、加快上市时间以及减少开发成本与风险。在当前对产品要求体积小、智能化、共通化、精度高和稳定度好等前提条件下,数字化开关电源有着广阔的发展空间。本系统来基本上达到了设计要求。能够满足较高精度的设计要求。但对于高精度数字化电源,系统还有值得改进的地方,比如改进主控器,提高参考电压的精度,提高采样器件的精度等,都可以提高系统的精度。 本系统涉及电子、通信和测控等技术领域,将数字PID算法与电力电子技术、通信技术等有机地结合了起来。本系统的设计方案不仅可以用在电源控制器上,只要是相关的领域都可以采用。

    标签: FPGA DSP 数字化 开关电源

    上传时间: 2013-06-21

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  • 基于FPGA的GPIB控制器的IP核设计

    当前,片上系统(SOC)已成为系统实现的主流技术。流片风险与费用增加、上市时间压力加大、产品功能愈加复杂等因素使得SOC产业逐渐划分为IP提供者、SOC设计服务者和芯片集成者三个层次。SOC设计已走向基于IP集成的平台设计阶段,经过严格验证质量可靠的IP核成为SOC产业中的重要一环。 GPIB控制器芯片是组建自动测试系统的核心,在测试领域应用广泛。本人通过查阅大量的技术资料,分析了集成电路在国内外发展的最新动态,提出了基于FPGA的自主知识产权的GPIB控制器IP核的设计和实现。 本文首先讨论了基于FPGA的GPIB控制器的背景意义,接着对FPGA开发所具备的基本知识作了简要介绍。文中对GPIB总线进行了简单的描述,根据芯片设计的主要思想,重点在于论述怎样用FPGA来实现IEEE-488.2协议,并详细阐述了GPIB控制器的十种接口功能及其状态机的IP核实现。同时,对数据通路也进行了较为细致的说明。在设计的时候采用基于模块化设计思想,用VerilogHDL语言完成各模块功能描述,通过Synplifv软件的综合,用Modelsim对设计进行了前、后仿真。最后利用生成的模块符号采取类似画电路图的方法完成整个系统芯片的lP软核设计,并用EDA工具下载到了FPGA上。 为了更好地验证设计思想,借助EDA工具对GPIB控制器的工作状态进行了软件仿真,给出仿真结果,仿真波形验证了GPIB控制器的工作符合预想。最后,本文对基于FPGA的GPIB控制器的IP核设计过程进行了总结,展望了当前GPIB控制器设计的发展趋势,指出了开展进一步研究需要做的工作。

    标签: FPGA GPIB 控制器 IP核

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:rockjablew

  • 基于FPGA的PCI总线接口控制器的设计

    为了满足外围设备之间、外围设备与主机之间高速数据传输,Intel公司于1991年提出PCI(Peripheral Component Interconnect)总线的概念,即周边器件互连。因为PCI总线具有极高的数据传输率,所以在数字图形、图像和语音处理以及高速数据采集和处理等方面得到了广泛的应用。 本论文首先对PCI总线协议做了比较深刻的分析,从设计要求和PCI总线规范入手,采用TOP-DOWN设计方法完成了PCI总线接口从设备控制器FPGA设计的功能定义:包括功能规范、性能要求、系统环境、接口定义和功能描述。其次从简化设计、方便布局的角度考虑,完成了系统的模块划分。并结合设计利用SDRAM控制器来验证PCI接口电路的性能。 然后通过PCI总线接口控制器的仿真、综合及硬件验证的描述介绍了用于FPGA功能验证的硬件电路系统的设计,验证系统方案的选择,并描述了PCI总线接口控制器的布局布线结果以及硬件验证的电路设计和调试方法。通过编写测试激励程序完成了功能仿真,以及布局布线后的时序仿真,并设计了PCB实验板进行测试,证明所实现的PCI接口控制器完成了要求的功能。 最后,介绍了利用驱动程序开发工具DDK软件进行软件设计与开发的过程。完成系统设计及模块划分后,使用硬件描述语言(VHDL)描述系统,并验证设计的正确性。

    标签: FPGA PCI 总线接口 控制器

    上传时间: 2013-07-15

    上传用户:1134473521

  • 基于FPGA的PWM整流控制器研究

    随着电力电子变流技术的不断发展,各种先进的控制技术层出不穷。控制器也从过去的模拟电路时代逐渐进入到全数字控制时代。但是MCU/DSP等通用控制器本身串行程序流工作模式的限制,在实现复杂算法时往往难以满足系统要求的快速性与实时性的要求,FPGA的出现为解决这个问题提供了一个新的方向。 本文首先对三相PWM整流器系统进行了研究。在查阅大量国内外文献资料的基础上,对整流器及其控制器的国内外发展现状及研究趋势做了详细的研究,并对课题研究的意义有了更深入的认识。接下来对三相电压型整流器的拓扑结构、数学模型、整流器的控制技术进行了分析。文中所采用的滞环电流控制算法具有结构简单,电流响应速度快,不依赖系统参数,系统鲁棒性好的特点。运用matlab仿真软件,对该控制方法进行了仿真。然后对FPGA的发展历程、应用、分类、开发工具、语言等内容进行了介绍。最后对滞环控制算法进行了模块划分,将其划分为PI算法模块,限幅与指令电流生成模块,滞环比较模块,PWM脉冲生成及死区保护模块,AD控制及数据储存模块,并在Quartus II软件环境下,使用VHDL语言通过编程实现模块化设计。实践证明,采用FPGA来实现PWM整流器控制算法是可行的。

    标签: FPGA PWM 整流 控制器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:Ruzzcoy

  • DS5250中文资料 (高速安全微控制器)

    DS5250是Maxim安全微控制器系列中的一款高度安全、4时钟每机器周期、100%兼容8051指令集的微控制器。DS5250设计用作加密引擎,应用于密码键盘、金融终端及其它数据安全性较高的应用。该器

    标签: 5250 DS 安全微控制器

    上传时间: 2013-06-02

    上传用户:daoxiang126

  • 基于FPGA的温度采集控制器

    温度是生活中最基本的环境参数。温度的监测与控制,对于生物生存生长,工业生产发展都有着非同一般的意义。温度传感器的应用涉及机械制造、工业过程控制、汽车电子产品、消费电子产品和专用设备等各个领域。传统的常用温度传感器有热电偶、电阻温度计RTD和NTC热敏电阻等。但信号调理,模数转换及恒温器等功能全都会增加成本。现代集成温度传感器通常包含这些功能,并以其低廉的价格迅速地占据了市场。Dallas Semiconductor公司推出的数字式温度传感器DS1820采用数字化一线总线技术具有许多优异特性。其一,它将控制线、地址线、数据线合为一根导线,允许在同一根导线上挂接多个控制对象,形成多点一线总线测控系统。布线施工方便,成本低廉。其二,线路上传送的是数字信号,所受干扰和损耗小,性能好。本课题旨在分析和设计基于数字化一线总线技术的温度测控系统。本系统采用FPGA实现一个温度采集控制器,用于传感器和上位机的连接,并采用Microsoft公司的Visual C++作为开发平台,运用MSComm控件进行串口通信,进行命令的发送和接收。

    标签: FPGA 温度采集 控制器

    上传时间: 2013-07-29

    上传用户:BOBOniu

  • sl811hs/sl811中文资料 (嵌入式USB 主/从设备控制器)

    SL811HS是一个嵌入式的主/从设备控制器,可以全速或低速与USB设备通信。SL811HS可以接微处理器,微控制器,DSP,或者直接接到多种总线上如:ISA,PCMCIA和其它。SL811HS

    标签: 811 sl USB hs

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:sy_jiadeyi

  • 基于FPGA的I2C总线控制器的设计

    本文利用Verilog HDL语言在FPGA上实现IC总线的规范,又简要介绍了Quartus Ⅱ设计环境和设计方法,以及FPGA的设计流程。在此基础上,重点介绍了I

    标签: FPGA I2C 总线控制器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:ajaxmoon

  • 基于FPGA的SDRAM控制器设计及应用

    在国家重大科学工程HIRFL-CSR的CSR控制系统中,需要高速数据获取和处理系统。该系统通常采用存储器作为数据缓冲存储。同步动态随机存储器SDRAM凭借其集成度高、功耗低、可靠性高、处理能力强等优势成为最佳选择。但是SDRAM却具有复杂的时序,为了降低成本,所以采用目前很为流行的EDA技术,选择可编程逻辑器件中广泛使用的现场可编程门阵列FPGA,使用硬件描述语言VHDL,遵循先进的自顶向下的设计思想实现对SDRAM控制器的设计。 论文引言部分简单介绍了CSR控制系统,指出论文的课题来源与实际意义。第二章首先介绍了存储器的概况与性能指标,其次较为详细介绍了动态存储器DRAM的基本时序,最后对同步动态随机存储器SDRAM进行详尽论述,包括性能、特点、结构以及最为重要的一些操作和时序。第三、四章分别论述本课题的SDRAM控制器硬件与软件设计,重点介绍了具体芯片与FPGA设计技术。第五章为该SDRAM控制器在CsR控制系统中的一个经典应用,即同步事例处理器。最后对FPGA技术进行总结与展望。 本论文完整论述了控制器的设计原理和具体实现。从测试的结果来看,本控制器无论从结构上,还是软硬件上设计均满足了工程实际要求。

    标签: SDRAM FPGA 制器设计

    上传时间: 2013-07-11

    上传用户:hasan2015

  • 太阳能LED 路灯控制器的设计

    文章介绍了基于单片机的太阳能LED 路灯控制器的一种实现方法。重点介绍了蓄电池快速充电的方法,以及在线检测蓄电池的容量的方法。

    标签: LED 太阳能 路灯控制器

    上传时间: 2013-06-19

    上传用户:郭静0516