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基于FPGA的可控硅PID控制器设计

更新时间：2020-03-19 03:05:07 大小：3M 上传用户：gsy幸运查看TA发布的资源 标签：fpgapid 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

可控硅数字控制器是一种对三相电整流进行准确控制的闭环控制系统，能够快速响应负载变化，保证供电系统的安全、可靠运行。本文重点对可控硅数字控制系统中的控制算法进行研究，包括PID算法、与模糊理论相结合的模糊PID算法以及这些算法的FPGA设计方法和DPWM的实现方法。

  目前的可控硅数字控制系统主要以单片机为主，与单片机相比，FPGA具有高时钟、并行计算、稳定性高的特点，同时FPGA的I/O资源更加丰富，适合于输入输出控制较多的场合，选取 FPGA作为可控硅控制器，不但便于智能控制算法的实现，还具有更好的资源扩展性。

  本文主要针对可控硅数字控制器设计进行了以下工作：

  第一，介绍了可控硅数字控制器的相关基础知识，包括可控硅三相整流电路的工作原理、可控硅数字控制器的工作流程，我们设计完成的基于 FPGA的可控硅数字控制系统硬件平台结构。

  第二，在分析PID算法的基本原理基础上，在方案中选择增量式PID作为设计和实现对象，基于FPGA完成增量式PID的设计和验证。经过对增量式PID算法的研究设计出相关流程图，然后根据流程图，采用层次化设计方法，在 FPGA中对增量式PID算法进行了模块的划分，完成了各模块详细设计。

  第三，将模糊理论与PID相结合，在FPGA中设计完成了模糊PID算法。模糊PID控制器的设计以增量式PID为基础，加入了模糊控制，其中，模糊规则采用离线推理法。离线推理法通过 Matlab调用 fuzzy根据模糊规则推导出离散规则表，再将散规则表存入到FPGA的ROM中建立成数据库用于模糊控制调用。离线推理法相对于线性推理法而言，规则的推理过程不需要在程序中进行，提高了程序的运行速度，降低了使用资源和程序复杂度。

  第四，为了验证PID在FPGA中的使用效果，我们在FPGA中建立了线性和非线性数学模型，然后分别对增量式PID和模糊PID进行模拟仿真并分析了其适用范围。

  第五，通过对DPWM的分辨率的分析，结合现阶段最常用的的几种实现DPWM方法，在FPGA上根据可控硅的设计要求我们选择了计数法实现可控硅数字控制器的双脉冲DPWM设计。

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