1. 研究目的与意义（文献综述）

国内外研究现状

国内：

中国电机的生产和应用起步很晚，但发展迅速我国小功率电机产业经过40多年的发展，特别是改革开放20多年以来的快速发展，取得了长足进步。特别在家电业和汽车工业取得了很多成功。我国中小型电机有一定生产规模的企业有300多家，生产的电机产品有300多个系列．近l500个品种。然而中小电机至今还没有形成具有国际影响力的品牌。电机行业亟需重新整合、优胜劣汰，这已成为电机行业的发展趋势。此外，许多境外企业也纷纷到中国投建独资和合资企业。显然，这些境外公司在收购和新建工厂的同时，也带来了资金、先进的技术和管理经验；同时，由于企业的产品绝大部分都是出口外销，使我国电机出口量大增。无疑，国内企业的兼并重组和外资企业的进入，促进了电机行业结构的进一步优化，同时也促进了行业的发展和技术进步。

在电机控制技术方面，我国在上个世纪六十年代研制第一支晶闸管以来，以晶闸管为主要器件的直流带年纪调速系统也在迅猛的发展并且得到了广泛的使用。

2. 研究的基本内容与方案

研究的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施详细

本设计研究的基本内容为在fpga的环境下设计直流电机的控制器。

本设计的研究目标是可以利用fpga通过硬件编程语言对直流电机的位置和速度进行准确的控制。

本设计拟采用位置、速度双闭环pid控制直流电机。以位置环为外环，速度环为内环。给定位置信息作为位置环输入，位置环的输出作为速度环的给定输入。本设计通过对编码器发送的脉冲数计数分别作为位置环和速度环的反馈值。对于位置环的反馈值，对编码器进行全局的脉冲计数，本设计采用500线编码器，减速电机的减速比为1：30，所以电机通过减速机之后每转一圈，编码器编码器发送15000个脉冲。通过对编码器的全局脉冲计数就可以得出当前电机所转的角度为当前计数对15000取余然后余数乘以每一个脉冲所对应的角度即为360°除以15000。对于速度环的反馈值，对编码器在一定采样周期内计数，采集到的脉冲数乘以每一个脉冲所对应的角度再除以采样周期就可以算出实时速度。

3. 研究计划与安排

进度安排

第1-2周 清晰设计内容，了解研究目标。对直流电机以及直流电机控制历史发展，研究现状以及未来发展趋势进行了解。设计拟采取的技术方案和技术路线，完成系统结构框图并完善控制方案，在此基础上完成开题报告，提交给指导老师查看。

第3-4 周对于已经设计好的系统结构框图进行个个模块的设计以及细化，了解各个模块之间的端口，通讯协议，了解速度环、位置环的计算公式以及控制原理。对pid有明确的认识，能够使用里离散化的增量式pid进行运算。并且在此期间，逐渐完善系统框图，并且对前期拟采取的技术方案和路线进行修正和完善。在完成技术路线预期设计的情况下，对于本设计进行层次划分，分成各个部分，并且以此撰写毕业设计论文目录部分，并提交给指导老师检查。

第5周 完成内环速度环的闭环控制，整定速度环pid参数，使输出合理，并且利用开发板进行实验，保证速度环闭环能够正常平稳准确的运行。

4. 参考文献（12篇以上）

参考文献

［1］苏玉鑫．一种新型非线性pid控制器［j］．控制与决策，2003，18(1):126－128．

[2]陶永华.新型pid控制及应用[m].北京:机械工业出版社，2005.1-4

[3]胡寿松.自动控制原理[m].北京:科学出版社，2001