| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 1 绪论 | 第14-21页 |
| 1.1 引言 | 第14页 |
| 1.2 选题背景及意义 | 第14-15页 |
| 1.3 相关问题的研究现状 | 第15-19页 |
| 1.3.1 分数阶PI~λD~μ控制器研究现状 | 第15-16页 |
| 1.3.2 FPGA的现状及其发展趋势 | 第16-18页 |
| 1.3.3 伺服控制的研究现状 | 第18-19页 |
| 1.4 本文的主要内容 | 第19页 |
| 1.5 本文组织结构 | 第19-21页 |
| 2 分数阶控制系统及分数阶PI~λD~μ控制器 | 第21-32页 |
| 2.1 分数阶控制系统的数学描述 | 第21页 |
| 2.2 分数阶微积分定义及性质 | 第21-24页 |
| 2.2.1 Caputo分数阶微积分的定义 | 第22页 |
| 2.2.2 Grunwald-Letnikov分数阶微积分定义 | 第22页 |
| 2.2.3 Riemann-Liouville分数阶微积分定义 | 第22-23页 |
| 2.2.4 分数阶微积分的基本性质 | 第23-24页 |
| 2.3 分数阶微积分的基本变换 | 第24-25页 |
| 2.3.1 Fourier变换 | 第24页 |
| 2.3.2 Laplace变换 | 第24-25页 |
| 2.4 分数阶微分算子的近似 | 第25-29页 |
| 2.4.1 连分式近似 | 第25-26页 |
| 2.4.2 Carlson近似方法 | 第26页 |
| 2.4.3 Matsuda近似方法 | 第26页 |
| 2.4.4 Oustaloup近似方法 | 第26-27页 |
| 2.4.5 Chareff近似方法 | 第27-28页 |
| 2.4.6 连分式展开近似法 | 第28页 |
| 2.4.7 指数序列展开近似法 | 第28-29页 |
| 2.5 整数阶PID和分数阶PI~λD~μ控制器 | 第29-31页 |
| 2.5.1 整数阶PID控制器 | 第29-30页 |
| 2.5.2 分数阶PI~λD~μ控制器 | 第30-31页 |
| 2.6 本章小结 | 第31-32页 |
| 3 系统硬件设计与实现 | 第32-39页 |
| 3.1 系统硬件框图 | 第32-33页 |
| 3.2 FPGA选型及最小系统电路 | 第33-36页 |
| 3.2.1 FPGA的选型 | 第33页 |
| 3.2.2 FPGA最小系统电路 | 第33-36页 |
| 3.3 电机及驱动模块 | 第36-37页 |
| 3.4 光电编码器模块 | 第37-38页 |
| 3.5 本章小结 | 第38-39页 |
| 4 分数阶PI~λD~μ控制器的设计与仿真 | 第39-53页 |
| 4.1 分数阶PI~λD~μ控制器算法 | 第39-40页 |
| 4.2 分数阶PI~λD~μ控制器的改进算法 | 第40-42页 |
| 4.3 分数阶PI~λD~μ控制器的硬件架构设计 | 第42-43页 |
| 4.3.1 寄存器模块 | 第42页 |
| 4.3.2 查找表模块 | 第42-43页 |
| 4.3.3 计算系数矩阵A模块 | 第43页 |
| 4.4 仿真结果与分析 | 第43-45页 |
| 4.5 时序分析 | 第45-52页 |
| 4.5.1 时序约束的方法 | 第46页 |
| 4.5.2 时序约束的基本公式 | 第46-48页 |
| 4.5.3 分数阶PI~λD~μ控制器的时序分析 | 第48-52页 |
| 4.6 本章小结 | 第52-53页 |
| 5 分数阶PI~λD~μ算法控制电机的FPGA实现 | 第53-68页 |
| 5.1 系统总体框图 | 第53页 |
| 5.2 测速模块设计 | 第53-61页 |
| 5.2.1 速度测量系统原理 | 第54页 |
| 5.2.2 光电编码器原理 | 第54-55页 |
| 5.2.3 基于FPGA的光电编码器信号处理及仿真结果 | 第55-57页 |
| 5.2.4 动态估算法实现速度测量 | 第57-61页 |
| 5.3 PWM产生模块 | 第61-63页 |
| 5.3.1 DDS的工作原理 | 第61-62页 |
| 5.3.2 PWM工作原理 | 第62页 |
| 5.3.3 PWM的设计与仿真 | 第62-63页 |
| 5.4 时序分析 | 第63-64页 |
| 5.5 系统调试及结果分析 | 第64-67页 |
| 5.5.1 系统仿真结果与分析 | 第64-65页 |
| 5.5.2 系统硬件调试结果 | 第65-67页 |
| 5.6 本章小结 | 第67-68页 |
| 6 总结与展望 | 第68-70页 |
| 6.1 内容总结 | 第68页 |
| 6.2 研究展望 | 第68-70页 |
| 参考文献 | 第70-76页 |
| 致谢 | 第76-78页 |
| 作者简介及读研期间的主要成果 | 第78页 |
