基于FPGA的磁浮轴承控制系统研究

文章摘要：加载／减载可使用Flux*来描述，用以表示在0．2 s和0．6 s时刻阶跃加载和减载400N。其仿真结果如图7所示，所得到的悬浮气隙波形曲线中的上方为模拟控制，下方为数字控制。电流输出结果要缩小1000倍，图8所示是其磁铁电流曲线(单位A)，其中实际额定电流值设定为3．3 A。上方为模拟控制，下方为数字控制。4 硬件协同仿真硬件协同仿真就是在对Matlab—Simulink环境下所设计的算法模型进行仿真后，“System Gen-erator”可以结合实际“Xilinx—FPGA”的硬件资源生成一个集成有该算法的“硬核”；然后通过FPGA把“硬核”下载至FPGA中。最后以同样的信号作为输入，一

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　　加载／减载可使用Flux*来描述，用以表示在0．2 s和0．6 s时刻阶跃加载和减载400N。其仿真结果如图7所示，所得到的悬浮气隙波形曲线中的上方为模拟控制，下方为数字控制。

　　电流输出结果要缩小1000倍，图8所示是其磁铁电流曲线(单位A)，其中实际额定电流值设定为3．3 A。上方为模拟控制，下方为数字控制。

　　4 硬件协同仿真

　　硬件协同仿真就是在对Matlab—Simulink环境下所设计的算法模型进行仿真后，“System Gen-erator”可以结合实际“Xilinx—FPGA”的硬件资源生成一个集成有该算法的“硬核”；然后通过FPGA把“硬核”下载至FPGA中。最后以同样的信号作为输入，一路信号接“软件算法模型”，一路信号接“硬核”，同时观测两者的输出。如果处理结果一致，则可证明Matlab—Simulink环境下所设计的DSP模型是硬件可行的。

　　在对数字控制系统仿真运行协同仿真之后，就会生成新的数字PID模块。然后把它重新接入数字控制系统仿真框图中，就会得到如图9所示的硬件协同仿真系统框图。

　　用图5的理论控制与图9进行对比，然后连接开发板，打开电源，并运行模型进行仿真，则可从仿真波形中很明显的看到，硬件协同仿真的结果和理论结果完全一样。

　　5 结束语

　　本文采用System Generator对基于FPGA的磁浮轴承控制系统进行了仿真，并将其下载到FP-GA开发板进行硬件协同，结果证明，在加载／减载400N力时，所设计的数字PID控制器能较好的完成对磁浮轴承系统的控制，并实现稳定悬浮。

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