本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的四驅(qū)電動車電機驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 汽車工業(yè)是人類現(xiàn)代文明的重要標志之一,進入21世紀后隨著人類環(huán)境保護意識的加強以及能源危機的日益突顯,使得人們不得不重新審視和定位汽車產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和將來。電動汽車具有節(jié)能,零排放,低噪聲等優(yōu)點,是真正綠色環(huán)保的交通工具。無刷直流電機是一種通用性很強的高性能應(yīng)用電機,以其控制簡單、可靠性高等優(yōu)越的性能成為電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的首選。本文以四驅(qū)電動車電機驅(qū)動控制系統(tǒng)作為研究對象,采用FPGA作為控制核心進行了相關(guān)的分析研究。 本文首先對國內(nèi)外電動汽車的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢以及電動車驅(qū)動系統(tǒng)控制方法進行了相關(guān)調(diào)研,了解無刷直流輪轂電機的控制方法及控制器的發(fā)展。 其次,本文對電動車驅(qū)動系統(tǒng)控制技術(shù)進行了分析,并根據(jù)電動車驅(qū)動控制系統(tǒng)的特性及提高系統(tǒng)集成度的要求,采用FPGA為控制核心。FPGA作為數(shù)字器件,通常用于控制數(shù)字化電機；通過對本控制系統(tǒng)進行一定程度的數(shù)字化改造,可用于控制直流電機,并且可以提高系統(tǒng)的調(diào)速精度和控制功能。FPGA采用獨特的并行運算電路,在一個控制核心中可以加入多個控制對象進行獨立驅(qū)動,控制性能不受到影響,各控制對象間不會產(chǎn)生干擾,避免了多對象實時控制中繁瑣的時序設(shè)計問題,一定程度上提高系統(tǒng)的集成度和抗干擾能力。 再次,以Altera FPGA為核心控制器設(shè)計電動車電機驅(qū)動控制系統(tǒng)�？刂葡到y(tǒng)主要分為控制部分和驅(qū)動部分�？刂撇糠种饕蒄PGA及AD轉(zhuǎn)換器組成,包括數(shù)據(jù)采集和PWM波形的產(chǎn)生以及電機電樞電流的采樣。驅(qū)動電路由MOSFET功率轉(zhuǎn)換電路及光電隔離電路組成。電機的位置信號由霍爾元件采集。選擇PID控制算法,對數(shù)字PID控制器進行設(shè)計并在FPGA控制器上實現(xiàn)；對電動車輪轂電機進行獨立控制,使各電機的控制達到驅(qū)動電動車正常行駛的目的。方案設(shè)計與實施過程中,在QuartusⅡ環(huán)境下對各環(huán)節(jié)及系統(tǒng)總體進行了仿真和驗證。 最后,通過對控制器的調(diào)試和實驗,驗證了以FPGA為控制核心的四驅(qū)電動車電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的可靠性,實現(xiàn)了輪轂電機的平穩(wěn)啟動,良好的速度調(diào)節(jié)性能,達到電動車正常行駛的性能指標。
【關(guān)鍵詞】：電動汽車 無刷直流電機 FPGA PID控制
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 選題背景及意義8-9
• 1.2 電動汽車發(fā)展與國內(nèi)外現(xiàn)狀9-10
• 1.3 無刷直流電機控制器的發(fā)展10-11
• 1.4 FPGA基本結(jié)構(gòu)及技術(shù)11-13
• 1.4.1 FPGA的基本結(jié)構(gòu)及特點12-13
• 1.4.2 FPGA在無刷直流電機控制中的應(yīng)用13
• 1.5 課題主要研究內(nèi)容13-15
• 第2章 無刷直流電機的基本原理及控制系統(tǒng)分析15-27
• 2.1 無刷直流電機控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成15-17
• 2.2 無刷直流電機的控制原理17-19
• 2.3 無刷直流電機的數(shù)學模型19-21
• 2.4 PWM調(diào)制方式分析與研究21-23
• 2.4.1 PWM調(diào)制方式分類22
• 2.4.2 PWM調(diào)制方式對電樞電流影響22-23
• 2.5 PID控制策略研究23-26
• 2.5.1 PID控制原理23-25
• 2.5.2 PID控制參數(shù)整定25-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第3章 電動車電機驅(qū)動控制系統(tǒng)硬件組成及設(shè)計27-38
• 3.1 基于FPGA的電動車電機驅(qū)動控制系統(tǒng)硬件組成27-28
• 3.2 控制電路模塊組成與設(shè)計28-34
• 3.2.1 FPGA主控制器及其配置模塊28-31
• 3.2.2 電源模塊31-32
• 3.2.3 AD轉(zhuǎn)換模塊32-33
• 3.2.4 串口通信模塊33-34
• 3.3 驅(qū)動電路模塊組成與設(shè)計34-37
• 3.3.1 功率開關(guān)器件及其驅(qū)動電路模塊34-35
• 3.3.2 電平轉(zhuǎn)換與隔離電路模塊35-36
• 3.3.3 電流采樣及霍爾信號檢測模塊36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 電動車電機驅(qū)動控制在FPGA中的實現(xiàn)38-60
• 4.1 FPGA的開發(fā)流程及開發(fā)工具38-41
• 4.1.1 FPGA基本開發(fā)流程38-39
• 4.1.2 系統(tǒng)開發(fā)工具Quartus Ⅱ39
• 4.1.3 VHDL概述及特點39-41
• 4.2 無刷直流電機控制系統(tǒng)主要模塊設(shè)計41-52
• 4.2.1 控制系統(tǒng)主要模塊41
• 4.2.2 AD轉(zhuǎn)換控制模塊41-44
• 4.2.3 轉(zhuǎn)子位置及電機轉(zhuǎn)速檢測模塊44-47
• 4.2.4 PWM產(chǎn)生及死區(qū)保護模塊47-50
• 4.2.5 數(shù)字PID算法的實現(xiàn)50-52
• 4.3 基于FPGA的UART設(shè)計52-59
• 4.3.1 UART通信方式52-53
• 4.3.2 UART在FPGA中的實現(xiàn)53-57
• 4.3.3 FPGA多電機控制的討論57-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第5章 系統(tǒng)調(diào)試與仿真60-66
• 5.1 Matlab系統(tǒng)仿真分析60-61
• 5.2 QuartusⅡ環(huán)境各模塊調(diào)試和仿真61-65
• 5.2.1 ADC0809控制模塊61-62
• 5.2.2 轉(zhuǎn)子位置及電機轉(zhuǎn)速檢測模塊62-63
• 5.2.3 PWM產(chǎn)生及死區(qū)模塊63-64
• 5.2.4 數(shù)字PID控制算法64-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 第6章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 全文總結(jié)66-67
• 6.2 進一步工作展望67-68
• 參考文獻68-70
• 作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文70-71
• 致謝71

【引證文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 顧維維;基于FPGA的無刷直流電動機驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究[D];云南大學;2011年

2 宋翠方;基于FPGA的數(shù)字控制器硬件實現(xiàn)方法研究[D];東北師范大學;2011年

3 胡小國;CAN總線控制器的接口IP核設(shè)計與實現(xiàn)[D];東北師范大學;2011年

4 張壘;無刷直流電機控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D];南華大學;2012年

5 云龍;超高速永磁同步電主軸無傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的研究[D];西安電子科技大學;2012年

6 劉振國;分析儀器常用控制功能的FPGA實現(xiàn)[D];杭州電子科技大學;2012年

7 劉俞;基于FPGA的專用顯示技術(shù)研究[D];中南林業(yè)科技大學;2013年

  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的四驅(qū)電動車電機驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：335191