[發明專利]基于FPGA實現低線數光柵條件下的直流電機角度控制電路

有效

• 申請號: 202110240848.1
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112910337B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 楊晨;王佳興;席嘉蔚;楊堯堯
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02P7/00
• 分類號: H02P7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.基于FPGA實現低線數光柵條件下的直流電機角度控制電路，其特征在于，包括

FPGA控制核心，作為角度控制電路的核心處理器，包括角度比較器、角度反饋模塊和時間補償模塊，用于接收新角度輸入標志信號和角度數據以及光電對管反饋的數據，通過脈沖寬度調制實現角度控制；

角度比較器，用于根據余數與角度的對應關系確定當前角度的類別，并將角度類別傳遞到時間補償模塊；同時，角度比較器將旋轉度數通過寄存器與系統時鐘同步后輸入到角度反饋模塊；

角度反饋模塊，用于計算外部光柵需要轉過的線數，并根據光電對管返回的高電平數目計算旋轉角度是否達到計算的線數閾值；

時間補償模塊，用于根據從角度比較器獲取的角度類別結果，當角度反饋模塊結束工作時，時間補償模塊對不同類別的角度進行相應的時間補償，得到最終的角度轉動結果。

2.根據權利要求1所述的基于FPGA實現低線數光柵條件下的直流電機角度控制電路，其特征在于，FPGA控制核心中，新角度輸入時，表示角度輸入的標志信號用于對角度反饋模塊的計數器和時間補償模塊的計時器清零，每當輸入一個新的角度數據，即標志信號為高電平時，計數器和計時器清零。

3.根據權利要求1所述的基于FPGA實現低線數光柵條件下的直流電機角度控制電路，其特征在于，角度比較器包括預先存儲的角度類別和用于將輸入的角度與系統時鐘同步的寄存器，角度比較器將識別的輸入角度的類別輸入到時間補償模塊，將同步后的旋轉度數輸入到角度反饋模塊。

4.根據權利要求1所述的基于FPGA實現低線數光柵條件下的直流電機角度控制電路，其特征在于，角度反饋模塊包括整除運算單元和計數器，其中整除運算單元用于通過旋轉度數計算光柵需要轉過的線數，計數器計算接收到的來自光電對管的高電平數目并與整除運算達到的線數進行對比，控制角度反饋模塊停止以及啟動時間補償模塊。

5.根據權利要求1所述的基于FPGA實現低線數光柵條件下的直流電機角度控制電路，其特征在于，時間補償模塊包括預先存儲的不同角度類別對應的計時終值和計時器，時間補償模塊接收來自角度比較器的分類結果，將相應的計時終值送到計時器，并通過接收到角度反饋模塊結束工作的信號來啟動計時器，計時器計時停止時，角度控制工作完成。

6.根據權利要求1所述的基于FPGA實現低線數光柵條件下的直流電機角度控制電路，其特征在于，根據光柵線數確定角度所屬類別，確定好的角度類別存儲于角度比較器中，如下：

class＝mod(angle,360/line) (1)

式中，class表示分類后的角度類別，angle表示輸入的控制角度，line表示選用光柵的線數。

7.根據權利要求1所述的基于FPGA實現低線數光柵條件下的直流電機角度控制電路，其特征在于，通過公式(2)用于確定不同類別角度的補償時間，確定好的補償時間存儲于時間補償模塊的計時終值陣列，如下：

式中，T_compnew表示新的角度需要的補償時間，T_compold表示已經確定的某一類別角度的補償時間，Rem_new表示新的角度所屬類別的余數，Rem_old表示已經確定補償時間為T_compold的相應類別的余數，σ為偏差補償。