基于FPGA实现PID控制器的研究

介绍了一种基于FPGA的用数字电路实现的PID控制器.把原来用单片机实现的数字PID控制算法单独用数字电路来实现,保留单片机对参数整定的灵活性.在设计中研究了PID算法的数字电路实现.由于把PID控制从单片机中隔离出来,因此可以降低在工控场合强烈的干扰造成单片机程序跑飞对整个系统的影响,提高了控制的可靠性.最后介绍了本设计在逃逸链梯中的应用.     

快速浮、定点PID控制器FPGA的研究与实现

提出了基于FPGA的快速PID控制器技术,采用流水线运算方法,具有高速、稳定、精确的实时控制性能,实现了速度和资源的优化匹配。研究并分析了位置式PID不同算式的特点,完成了浮、定点PID控制器的硬件实现,提出了溢出、饱和等问题的解决方法,单次运算时间分别达480 ns、120 ns,并对两种控制器的性能进行了分析和比较。设计了单精度浮点数和16位定点数之间的转换控制器,增强了浮点PID的普适性。设计了基于FPGA的全数字逆变焊接电源的实验平台。仿真和实验证明,浮、定点PID控制器均可在强电磁干扰的环境中高速、准确、可靠地运行,具有广泛的实用性。     

基于FPGA的高速PID控制器设计与仿真

采用流水线和状态机设计方法对增量式数字PID控制算法进行了优化设计,给出了优化后的FPGA实现方法,对完整的PID控制系统进行了软件仿真。     

基于FPGA的非线性PID控制器设计与实现

行车取力发电技术的核心问题是如何实现液压泵控马达系统输出转速恒定.而由变量泵一定量马达组成的液压变转速泵控马达系统输出转速存在非线性波动现象,为实现其恒转速输出,提出一种以基于转速偏差的指数函数为参数的非线性PID控制算法.该指数函数实质是一种新型、具有自动修正功能的非线性函数,能反映PID控制器各参数的变化规律.利用FPGA完成非线性PID算法的硬件实现,采用“FPGA+ SOPC架构”技术设计了泵控马达恒转速输出控制系统.实验结果表明,在系统负载突变工况下,泵控马达系统输出瞬间转速波动量最大为80 r/min,瞬时超调量小于3.5％,调节时间不超过2.8s,发电参数达到了国家三类发电要求.     

基于SOPC的多通道智能PID控制器

针对传统的多通道数字PID控制器实时性较差的特点,本文提出一种利用FPGA技术实现多通道PID控制器的硬件设计方案。并且采用模糊自整定方法对PID控制器参数进行实时调节,实现PID控制器的自适应功能。     

基于FPGA的PID神经元网络控制器设计

本文介绍了一种将PID控制规律与神经元网络相结合的方法,即PID神经元网络,之后采用硬件语言进行描述的方法将其在FPGA中实现。采用modelsim 6.0对其进行仿真验证并在Quartus II 6.0平台上进行综合,最终形成一个被灵活调用的IP核。同时,基于FPGA所实现的IP核具有很好的可移植性和复用性,适合应用到各种智能控制系统中,从而提高控制系统的实时性,具有广泛的推广应用价值。     

基于FPGA的神经网络自整定PID控制器设计

本文基于FPGA(现场可编程门阵列)技术实现了改进的BP网络自整定PID控制器的设计。首先,采用MATLAB设计控制器,针对特定被控对象模型,在闭环控制系统中通过改进的BP网络算法训练神经网络,获得比较理想的系统输出;依据训练好的网络权值,在FPGA集成开发环境下,基于VHDL(甚高速集成电路硬件描述语言)设计BP网络自整定PID控制器,完成时序仿真测试,并在一种具体的FPGA器件上实现。实验表明,其设计过程合理,实现结果正确,适合于采用复杂智能控制策略并要求实时性、快速性的单片或小型控制系统。     

模糊PID控制器

本文介绍一种新的模糊PID控制的设计和参数整定方法。运行结果表明，在控制非线性和时变对象时，其控制效果优于数字PID控制器。     

基于模糊神经网络PID控制器的EEC数字化设计

为实现航空发动机模拟式电子控制器(EEC)的数字化设计,以其低压压气机导流叶片调节通道为主要研究对象,提出一种模糊神经网络PID控制器,将模糊控制、神经网络、PID控制相结合,利用模糊控制专家经验优势和神经网络的自学习、自适应能力,优化PID控制参数,实现控制性能提升。仿真结果显示,基于模糊神经网络的PID控制器控制性能有较大提高,具有比常规神经网络PID控制器更小的超调量和更好的抗干扰性;适用于定常系统和非定常系统,具有更好的自适应性与鲁棒性;可应用于航空发动机模拟式电子控制器(EEC)的数字化设计。     

基于matlab环境的PID控制器的设计分析

本文对PID中各个环节对系统响应的影响做了仿真分析,最终验证了比例积分、微分环节的作用,对工业现场中执行机构的调节有了进一步的指导作用。     

不完全微分PID控制的FPGA的研究

介绍了一种不完全微分的PID控制器在FPGA上实现的方法.首先对不完全微分PID控制的原理和设计中使用的算法进行分析,然后,用MATLAB针对特定的被控对象模型进行仿真实验,获得了比较理想的系统输出.最后,利用VHDL语言设计不完全微分PID控制器、A/D和D/A等各个模块,并对各个模块进行设计中的优化处理.实验表明,该设计方案可行的,而且本文的设计既有很快的运行速度,又改善了传统PID控制器的控制性能.     

基于Fusion FPGA无刷直流电机的控制器设计

微波成像扫描仪是气象卫星上的重要酬载,扫描仪的控制系统是扫描仪上的核心机构,其控制性能将对扫描仪的成像精度和卫星任务的完成情况产生重大影响。采用Actel StartKit FPGA开发板为微波成像扫描仪内的无刷直流电机设计了控制器,详细介绍了控制器中各模块的设计,包括PWM波发生、换相控制、以及双闭环增量式数字PID调节等模块。基于SoPC的设计思想,使得系统模块都集成在一片FPGA上,提高了系统的可靠性和稳定性。软件仿真和实验结果表明,设计的控制器精度高,运行稳定。     

基于FPGA的CMAC-PID控制器的研究

CMAC是一种局部学习神经网络，结构简单，收敛速度快；PID是目前应用最为广泛的控制算法。结合二者的优点，采用并行方式形成CMAC-PID控制器，进行了Matlab仿真实验。基于VHDL设计该控制器，重点在于CMAC的在线学习算法实现和控制器模块的闭环仿真测试。在FPGA上实现了该控制器，实验结果表明，该控制器运算速度快、精度高，具有较强的抗干扰性，是实现IP控制模块或单片智能控制的一种新的有效途径。     

非线性PID控制器

本文利用非线性跟踪-微分器和非线性组合方式来改进经典PID调节器以提高其适应性和鲁棒性.     

FPGA实时实现PGA算法的研究

合成孔径雷达(SAR)成像具有数据量巨大、算法比较复杂等特点.如何实时实现SAR成像的相关算法是嵌入式高性能计算领域一个值得研究的问题. FPGA以其高性能、可重构等优势,被越来越多地应用到嵌入式高性能计算领域中作为一种高效低成本的解决方案.针对SAR成像中多普勒调频率估计的经典算法——PGA算法,以FPGA作为实现平台,通过对算法的本质的挖掘,提出了适于FPGA实时实现的对于经典算法的改进算法.同时也阐述了将改进算法映射到FPGA实现的设计过程.实验结果表明,改进的算法较经典的PGA算法明显地减少了迭代次数,在SOC中通过硬件的运算精度能够满足系统的要求.     

FPGA实现任意波形发生器

为研究可控频率且稳定的简单波形信号,介绍了一种利用现场可编程门阵列（FPGA）实现基于直接数字频率合成（DDS）技术的任意波形发生器（AWG）。以SEED-XDTKFPGA实验箱为系统平台,搭建任意波形发生器系统,用硬件描述语言（VerilogHDL）编程实现DDS部分。通过在ModelSim环境下仿真,得到正弦波、锯齿波和方波波形,在数字示波器上得到频率为1．5625MHz正弦波形,在信号处理中具有更好的实用价值。