1. 本选题研究的目的及意义

直流电机作为一种经典的电动机械，凭借其调速性能优良、控制简单等特点，被广泛应用于工业自动化、机器人、电动汽车等领域。

随着控制技术的发展和对电机性能要求的提高，传统的模拟电路控制方式已经难以满足现代直流电机控制系统的需求，取而代之的是以数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)为代表的数字控制方式。

本选题研究基于fpga的直流电机控制器设计，旨在利用fpga强大的逻辑运算能力、并行处理能力和可重构性，实现对直流电机的精确、高效、灵活控制。

2. 本选题国内外研究状况综述

直流电机控制技术是一个经久不衰的研究课题，随着微电子技术和控制理论的进步，其研究不断深入，并在工业生产、交通运输、家用电器等领域得到广泛应用。

近年来，随着fpga技术的快速发展，基于fpga的直流电机控制系统凭借其高性能、高可靠性、高灵活性和可重构性等优势，逐渐成为该领域的研究热点。

1. 国内研究现状

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本选题研究的主要内容包括以下几个方面：
1.直流电机及其控制原理:深入研究直流电机的基本结构、工作原理、数学模型以及pwm控制技术、pi控制算法等，为后续控制器设计奠定理论基础。

2.fpga的架构与开发平台:熟悉fpga的基本结构、工作原理、配置方法以及常用ip核，掌握基于fpga的数字电路设计方法和开发流程。

3.基于fpga的直流电机控制器设计:设计并实现基于fpga的pwm控制模块、pi控制模块以及编码器接口模块，并进行系统集成，构建完整的控制器硬件平台。

4. 研究的方法与步骤

本课题研究将采用理论分析、仿真建模、实验验证相结合的方法。

首先，通过查阅相关文献资料，深入研究直流电机的数学模型、pwm控制技术和pi控制算法，并在此基础上，设计基于fpga的直流电机控制器方案，包括硬件电路设计和软件程序编写。

其次，利用matlab/simulink等仿真软件搭建系统仿真模型，对所设计的控制器进行仿真验证，分析其性能指标，并根据仿真结果对控制器参数进行优化调整，以获得最佳的控制效果。

5. 研究的创新点

本课题研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.基于fpga的soc设计:将传统的直流电机控制器中的多个功能模块集成到单个fpga芯片上，实现系统级芯片(soc)设计，提高系统集成度和可靠性。

2.优化pwm控制策略:针对传统pwm控制方法存在的不足，研究基于fpga的优化pwm控制策略，如空间矢量pwm控制(svpwm)、随机pwm控制等，以降低电机转矩脉动、提高控制精度。

3.自适应pi控制算法:研究基于fpga的自适应pi控制算法，根据电机运行状态实时调整pi控制器的参数，以提高系统的动态性能和鲁棒性。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 黄凯, 谢少锋, 杨飞. 基于fpga的永磁同步电机svpwm控制系统设计[j]. 电气传动, 2021, 51(10): 84-90.

[2] 王建华, 李鹏, 王强, 等. 基于fpga的永磁同步电机矢量控制系统设计与实现[j]. 微特电机, 2020, 50(11): 96-100.

[3] 刘志刚, 王立, 刘欢. 基于fpga的bldc电机控制系统设计[j]. 微电机, 2020, 53(4): 78-82.