基于FPGA的多功能多路舵机控制器的实现

利用现场可编程门阵列(FPGA)构建了一个可编程片上系统(SOPC)实现能同时控制多个伺服舵机的控制器,用于遥控/自控飞艇的控制。该片上系统的硬件部分主要由串口通信模块、NIOS-IICPU模块、脉宽调制(PWM)信号发生模块、PWM信号脉宽计数模块以及多路开关模块组成。软件部分主要是串口通信软件。其中,PWM信号发生模块可通过串口通信灵活地设置每路PWM信号的占空比。仿真和实验结果表明,该控制器可根据串口通信数据,可靠地对每个伺服舵机进行独立控制,且舵机运行平稳无颤振。     

基于ROM的FPGA多通道PWM调速策略研究

针对目前机电一体化系统中PWM信号通道多和难同步的问题,提出一种基于ROM的FPGA多通道PWM发生器的设计方法。利用FPGA内部ROM资源,通过软件的方法根据需要产生多路PWM信号。多路PWM发生器通过采用同一时基,可实现PWM信号的严格同步和不同调制策略。采用的FPGA数据采集速度达到1 MB/s,独有的NiosII核软处理器可以实现DSP的功能,可以完成复杂的数据处理。设计方法在机械臂控制系统中进行了实际的应用,初步设计了硬件电路并利用quartus II和modelsim给出了仿真结果。实验结果表明设计方案能很好满足系统功能和性能要求,同时设计又具有开放性,可以在此基础上进行扩展。     

一种超小型无人机舵机控制系统的设计

舵机控制系统是飞行控制系统和舵机之间的接口,是超小型无人机系统中一个重要的单元;对舵机控制系统在信号隔离、多路PWM信号采集、多路PWM输出、控制模式切换以及通讯等方面存在的技术问题进行了研究,提出了采用数字隔离器进行信号隔离、PCA采集多路PWM信号、一路定时器输出多路PWM信号、软硬件冗余的控制模式切换电路以及SPI高速数据通讯等方法,设计了基于C8051F121单片机的高可靠性、高冗余性的舵机控制系统;经过多次试飞,证明了其实用性.     

基于FPGA的多路信号智能集成测控系统设计

设计了一种基于FPGA的多路信号智能集成测控系统电路,其系统电路采用模块化设计,包括电源模块、多通道模块、信号隔离模块、ADC模块、FPGA主控模块、通信模块和电平转换模块等。所设计的电路将多路信号检测系统和多路信号控制系统集成在一起,解决了一些需要检测和控制联合应用的案例,且设备操作简单,系统应用广泛,尤其适合于汽车信号控制及检测等情形。通过对该电路进行仿真和实际电路的测试,达到了对多路信号智能检测和控制的目的。     

基于FPGA的机载PWM信号转换器仿真与实现

无人机系统常采用脉冲宽度调制信号(PWM)控制舵机执行机构,在进行飞行控制系统闭环半物理仿真中,需要实时采集舵机控制信号作为无人机模型的控制输入,进而构成闭环仿真.提出并实现了一种以FPGA为核心的PWM信号转换器的设计,给出了PWM信号转换器各部分模块的详细设计,并用Verilog在FPGA中实现了其全部功能.在对FPGA设计的PWM信号转换器模块功能仿真和时序仿真正确后,下载到Altera开发板中进行验证.测试结果表明,利用FPGA设计的PWM信号转换器模块具有测量精度高、简单高效的特点,满足了实时仿真的要求.     

多舵机控制在类人机器人上的应用

舵机控制器是机器人的重要部件.采用一种新颖的利用单片机产生多路控制舵机用PWM的方法,利用单片机内部定时器,采用分时复用技术,在不增加任何硬件电路的前提下,用单片机实现多达24路PWM输出.该方法取代了传统的使用分立元件产生PWM波的方法,大大减少了分立元器件数目及电路连线,改善了系统可靠性,提高了控制精度,并成功用在17自由度仿人机器人的控制系统中.     

基于Nios的多路舵机测试控制系统设计

为了研究冲压式气动舵机柔性气囊的行程与控制信号之间的规律,利用FPGA构建了一个可编程片上系统(SOPC)实现同时对多个伺服机构的控制;详细论述Nios II嵌入式系统的PWM从外设设计方法,并将PWM应用在冲压式舵机测试与控制系统;实验结果表明,该舵机控制器不仅控制参数设定方便、控制精度高且稳定性好,而且增加了系统使用的灵活性及可靠性.     

基于AT89C2051的多路舵机控制器设计

舵机是机器人、机电系统和航模的重要执行机构。舵机控制器为舵机提供必要的能源和控制信号。本文提出一种以外部中断计数为基础的PWM波形实现方法。该方法具有简单方便，成本低，可实现多路独立PWM输出的优点。     

32路伺服舵机控制器

TIPS:32路伺服舵机控制器是一种微伺服舵机控制器,可以控制多达32个伺服舵机协调动作的软硬件结合系统,它不但能实现位置控制和速度控制,还具有时间延时断点发送指令功能.其主要由上位机软件和伺服舵机驱动控制器组成.通过PC机操作上位机软件给控制器传递控制指令信号,就可以实现多路伺服舵机的单独控制或同时控制.     

舵机构成的六自由度示教型机械手臂设计

机械手臂在工业生产、灾难救援、手术医疗等方面有着广泛的应用。我国目前在设计和生产机械手臂上创新不足,与国际先进的生产商也有着巨大的差距。加大这方面的专业人才培养必须要有对应的实践操作设备。目前,机械手臂生产商的设备昂贵,为实验室建设和设备操作的普及带来昂贵的经济成本。因此,开发一款经济实用的示教型机械手臂可以助力人才培养。开发的机械手臂主要是由舵机和机械手臂控制器组成的六自由度机械手臂。每个舵机可以单独控制。连续多个舵机的动作,可以使机械臂到达指令位置,也可以使用动作组控制模式让机械手臂到达指定的位置。机械臂的驱动控制上采用PCA9685芯片作为PWM驱动信号的来源。该芯片能够输出16路PWM信号,以便后续的扩展。该型机械臂可用于完成各种设定动作,可以满足课堂上的机器人运动学原理讲授和演示需要,从而开展正常的教学活动。     

导弹电动舵机控制系统设计

针对某型导弹现有电液伺服系统存在动态响应速度慢、结构复杂、可靠性差、使用维护困难等缺点,研究提出了一种以大功率无刷直流电机为控制对象的电流/位置/速度三闭环反馈控制系统设计方案;采用DSP和FPGA的组合工作模式,其中DSP内部主控制程序实现系统初始化、三闭环控制算法和产生PWM信号等功能,FPGA则实现各功能电路的时序逻辑控制;通过构建由模拟制导计算机、1553B总线通讯网络和舵机控制系统组成的测试系统,验证了三闭环电动舵机控制系统设计方案的可行性;实验结果表明,该导弹电动舵机控制系统最大负载扭矩为75N·m,满载角速度为200°/s,调节时间小于70 ms(±10°阶跃信号),动态相移小于5％(2°,1 Hz),具有输出力矩大、响应速度快、控制精度高、使用寿命长和可维护性好等优点.     

基于FPGA的智能PMC通讯模块设计

为了灵活在工业控制计算机内实现通讯接口的扩展,提出了一种基于FPGA的智能PMC通讯模块的设计方法,该方法包括了通讯接口模块的主要设计思路与实现过程;通讯接口模块以FPGA为核心,在FPGA内部实现了软核处理器、PCI总线接口、CAN协议控制器、串行协议控制器、寄存器组等功能,使电路的设计高度集成化,也提高了整个设计的可靠性,同时通过处理器软核实现通讯的智能控制,使模块具备稳定的数据传输速率;模块设计完成后,在实验室环境下对串口和两路CAN总线接口进行连续运行测试,在测试过程中模块性能稳定,无误码和丢帧现象。     

基于ucc28019的高功率因数电源设计

本系统是一高功率因数AC-DC-DC开关稳压电源,以单片机和FPGA为控制核心,采用非隔离式Boost电路作为主回路,采用PFC功率因数校正专用控制芯片UCC28019产生PWM波形,进行闭环反馈控制,将功率因数补偿提高到0.95以上。其输出电压30V～36V可调,最大输出电流2A。此外,本系统还具有输出2.5A过流保护,输出电压、电流和功率因数的测量与显示功能。     

基于激光散射特性的路面识别智能车设计

为了实现自主驾驶车辆的不同路面识别功能,该文首先设计制作了电驱动自动驾驶智能车,包含基于STC12C5A60S2芯片的主控电路,7.2 V转5 V^6 V电源分配模块,基于L298芯片的驱动电路,舵机HG14-M实现转向功能,欧姆龙E6A2-CW3C编码器实现速度反馈,无线模块NRF24L01与上位机通讯。进行激光后向散射特性理论研究与实验,制作以BH1750FVI为核心的高分辨率数字型光强度采集模块,设计安装车载激光后向散射测量装置,单片机与上位机LabVIEW监控系统进行无线通讯,实现不同路面识别。实验结果表明,智能车可以对不同粗糙度路面进行区分。该方法对于提高自动驾驶车辆的安全性具有重要意义。     

基于分段PWM占空比输出的电动汽车电动机控制系统设计

为加快电动汽车在负载量变化时所表现出来的电量响应速率,从而降低执行电动机控制指令所需的电能消耗量,设计基于分段PWM占空比输出的电动汽车电动机控制系统。根据带存贮电容功率变换器的连接状态,调试功率变换器驱动电路、档位与油门给定输入电路的响应形式,联合DSP控制板与软启动模块,确保滑模转矩控制器不出现过量负载的情况,从而将电动汽车电动机控制系统的核心设备元件组合起来,完成硬件应用环境的搭建。在此基础上,研究PWM 占空比控制原理,利用开关磁阻电机数学模型,确定脉冲行为成因,并将整个脉冲行为区间规划成多个分段结构,完成基于分段PWM占空比输出电动机控制行为分析,结合各级应用设备,实现电动汽车电动机控制系统的设计。实验结果显示,在分段PWM占空比输出原理的作用下,无论负载量增大或减小,电动汽车所表现出来的电量响应速率均能保持相对较高的数值水平,能够将电动机控制指令执行所需的电能消耗量保持在理想数值区间之内,符合实际应用需求。     

基于微小型弹体的舵机控制电路的设计

提出了一种基于FPGA的舵机控制电路在微小型弹体中的应用方法,对基于FPGA的舵机控制硬件电路及逻辑设计进行了详细阐述,并说明了该控制电路的具体应用实现;该设计采用FPGA作为核心控制元件、舵机作为基本的执行机构搭建了具体的硬件电路;设计了舵机控制逻辑且根据此逻辑编写了对应的程序;对硬件电路进行了调试;经过大量的试验,结果表明该电路可以实现舵机(尾翼)0°～180°范围内任意角度的平滑偏转,进而控制微小型弹体姿态的偏转,长期稳定的工作,且已成功应用到了某项目的姿态控制试验中.     

基于FPGA和EMIFA的SPI控制器系统设计

为了在现有C6000系列DSP芯片上扩展多路SPI外围设备,提出了一种基于FPGA和EMIF接口的多路SPI控制器系统方案。该方案采用C6000系列DSP上的EMIF接口与FPGA进行数据交互,扩展出多路SPI控制器。在FPGA上实现了接口模块、寄存器读写模块以及多路通用SPI模块。在ModelSim环境下对所设计的SPI控制器进行了仿真实验,仿真结果表明SPI控制器可以进行全双工通信。随之,在DSP-FPGA集成计算机上进行了实物测试,扩展的SPI控制器外接具有SPI接口的CAN控制器芯片MCP2515,通过扩展的SPI控制器控制MCP2515的数据收发,测试结果显示DSP可以通过MCP2515与其它CAN设备进行通信,扩展的SPI控制器工作正常。     

基于FPGA的遥测系统数据存储器控制模块设计

针对当前遥感系统存储器早期控制模块存在控制效率低的问题,提出了基于FPGA的遥测系统数据存储器控制模块设计。根据模块总体设计方案,设计模块结构和功能。其中模块结构是由自体测试接口模块、低速读写控制模块、高速流读写控制模块组成的,以SATA2.0接口为存储介质设计控制器,构建不同帧,进行数据间传输转换。设计稳态触发接口电路,达到高速流读写控制触发目的。根据软件主流程,在组合逻辑中插入寄存器使逻辑延迟,实现FPGA时序控制。采用分时操作方法,对命令层中控制器读写模式进行控制,实现传输层完成帧的控制收发。由实验结果可知,该模块最高控制效率优于传统模块,为数据高效存储提供支持。