FPGA驱动的永磁同步电机控制系统设计与实验验证

本文主要探讨了基于现场可编程门阵列(FPGA)的永磁同步电机控制系统的设计与实现。研究背景是在2017年4月，针对控制力矩陀螺外框架伺服系统的需求，作者孙丹峰、申友涛、邵若薇、刘忠国和付培华选择了永磁同步电机作为核心控制元件，因其高效、精确的性能特点。 设计的关键在于采用三环控制策略，即电流环、速度环和位置环的结合。电流环负责确保电机的电流输出稳定，速度环则控制电机转速以达到预定目标，而位置环则确保电机的实际位置与指令位置保持一致。这些环路的协同工作是实现高精度控制的基础。 在Simulink仿真实验平台上，作者进行了深入的仿真，结果显示了设计的控制方案的准确性和可行性。通过仿真，他们验证了系统能够在各种工况下稳定地控制电机，从而满足控制力矩陀螺外框架对速度和位置的严格要求。 硬件方面，文章着重介绍了基于FPGA的控制器设计，利用FPGA的并行处理能力和灵活性，实现了快速实时控制。这不仅提高了系统的响应速度，还降低了系统的复杂度。软件方面，作者编写了相应的控制算法和驱动程序，确保了整个系统从硬件到软件的无缝集成。 关键词的选取反映了研究的核心内容，包括永磁同步电机（PMSM）、矢量控制技术，以及FPGA在控制系统中的应用。整篇文章的研究成果表明，这种基于FPGA的永磁同步电机控制系统在实际应用中具有很高的实用价值和可靠性，为控制力矩陀螺等精密设备的伺服控制提供了先进的解决方案。 该文的贡献在于提供了一种创新的控制策略和硬件平台，对于电机控制领域的研究人员和工程师来说，具有很高的参考价值。同时，它也展示了如何将理论知识与实际工程相结合，以满足特定应用的性能需求。通过这篇论文，读者可以深入了解FPGA在高性能电机控制中的作用，以及如何优化电机控制系统的性能。