基于FPGA的机器人关节驱动控制器研究与开发
| 摘要 | 第4-5页 |
| abstract | 第5页 |
| 第一章 绪论 | 第13-20页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第13-14页 |
| 1.1.1 课题的背景 | 第13页 |
| 1.1.2 课题的意义 | 第13-14页 |
| 1.2 关节驱动控制器的研究现状 | 第14-15页 |
| 1.3 伺服控制技术的发展 | 第15-18页 |
| 1.3.1 伺服控制系统的驱动对象 | 第15-16页 |
| 1.3.3 伺服控制系统的核心芯片 | 第16-17页 |
| 1.3.4 伺服控制系统的算法 | 第17-18页 |
| 1.4 论文的研究内容及其组织架构 | 第18-20页 |
| 1.4.1 论文的研究内容 | 第18页 |
| 1.4.2 论文的组织架构 | 第18-20页 |
| 第二章 驱动控制系统总体规划 | 第20-26页 |
| 2.1 驱动控制器总体方案 | 第20-23页 |
| 2.1.1 驱动控制器的功能目标 | 第20-21页 |
| 2.1.2 机器人关节驱动控制器的方案分析 | 第21页 |
| 2.1.3 驱动控制器整体方的案设计 | 第21-23页 |
| 2.2 机器人关节控制器的开发平台与方法 | 第23-25页 |
| 2.2.1 典型FPGA开发平台与流程 | 第23-24页 |
| 2.2.2 基于FPGA的SOPC开发与设计 | 第24-25页 |
| 2.3 本章小结 | 第25-26页 |
| 第三章 矢量控制的FPGA实现及其仿真 | 第26-45页 |
| 3.1 永磁同步电机模型分析 | 第26-28页 |
| 3.1.1 速度与位置的定义 | 第26-27页 |
| 3.1.2 电气方程 | 第27-28页 |
| 3.1.3 机械方程 | 第28页 |
| 3.2 空间矢量控制理论 | 第28-31页 |
| 3.2.1 定子电流矢量 | 第28-29页 |
| 3.2.2 Clarke变换与Park变换 | 第29-31页 |
| 3.2.3 PMSM的FOC控制结构 | 第31页 |
| 3.3 初始位置的确定及坐标系的建立 | 第31-32页 |
| 3.3.1 初始位置的确定 | 第31-32页 |
| 3.3.2 坐标系的建立 | 第32页 |
| 3.4 矢量变换模块的FPGA实现 | 第32-39页 |
| 3.4.1 基于移位相加的Clarke变换 | 第32-34页 |
| 3.4.2 基于CORDIC算法的Park变换 | 第34-39页 |
| 3.5 码盘信号处理模块 | 第39-41页 |
| 3.6 电流采样模块设计 | 第41-43页 |
| 3.7 电流环PI调节器的设计 | 第43-44页 |
| 3.8 本章小结 | 第44-45页 |
| 第四章 三相PWM的FPGA设计及其仿真 | 第45-55页 |
| 4.1 SVPWM的基本原理 | 第45-48页 |
| 4.2 SVPWM的算法推导 | 第48-50页 |
| 4.2.1 参考电压区间的判断 | 第48页 |
| 4.2.2 基本矢量作用时间的计算 | 第48-49页 |
| 4.2.3 参考矢量合成方式 | 第49-50页 |
| 4.3 SVPWM控制器的FPGA实现 | 第50-54页 |
| 4.3.1 SVPWM算法模块 | 第51-52页 |
| 4.3.2 对称三角载波产生模块 | 第52-53页 |
| 4.3.3 死区设置及SVPWM生成单元 | 第53-54页 |
| 4.4 本章小结 | 第54-55页 |
| 第五章 Nios Ⅱ嵌入式软核的设计与开发 | 第55-63页 |
| 5.1 Nios Ⅱ系统的硬件设计 | 第55-57页 |
| 5.1.1 Nios Ⅱ软核的选型 | 第55-57页 |
| 5.2 基于Nios Ⅱ的软件设计 | 第57-62页 |
| 5.3.1 主程序的设计 | 第57-58页 |
| 5.3.2 中断服务程序的设计 | 第58-62页 |
| 5.3 本章小结 | 第62-63页 |
| 第六章 机器人关节驱动控制器硬件平台的设计与开发 | 第63-70页 |
| 6.1 驱动控制器硬件总体架构 | 第63页 |
| 6.2 系统电源设计 | 第63-64页 |
| 6.3 IPM电路设计 | 第64-65页 |
| 6.4 相电流检测电路 | 第65页 |
| 6.5 编码接口电路设计 | 第65-66页 |
| 6.6 编码器断线检测电路设计 | 第66页 |
| 6.7 BIT电路设计 | 第66-68页 |
| 6.7.1 过压、欠压、制动开启检测电路 | 第67页 |
| 6.7.2 再生回路检测电路 | 第67-68页 |
| 6.7.3 缺相检测电路 | 第68页 |
| 6.8 实验验证 | 第68-69页 |
| 6.9 本章小结 | 第69-70页 |
| 第七章 总结与展望 | 第70-72页 |
| 7.1 全文总结 | 第70页 |
| 7.2 研究展望 | 第70-72页 |
| 参考文献 | 第72-76页 |
| 致谢 | 第76页 |
