基于FPGA的磁浮軸承控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究

　　加載／減載可使用Flux*來描述，用以表示在0．2 s和0．6 s時刻階躍加載和減載400N。其仿真結(jié)果如圖7所示，所得到的懸浮氣隙波形曲線中的上方為模擬控制，下方為數(shù)字控制。

　　電流輸出結(jié)果要縮小1000倍，圖8所示是其磁鐵電流曲線(單位A)，其中實際額定電流值設(shè)定為3．3 A。上方為模擬控制，下方為數(shù)字控制。

　　4 硬件協(xié)同仿真

　　硬件協(xié)同仿真就是在對Matlab—Simulink環(huán)境下所設(shè)計的算法模型進行仿真后，“System Gen-erator”可以結(jié)合實際“Xilinx—FPGA”的硬件資源生成一個集成有該算法的“硬核”；然后通過FPGA把“硬核”下載至FPGA中。最后以同樣的信號作為輸入，一路信號接“軟件算法模型”，一路信號接“硬核”，同時觀測兩者的輸出。如果處理結(jié)果一致，則可證明Matlab—Simulink環(huán)境下所設(shè)計的DSP模型是硬件可行的。

　　在對數(shù)字控制系統(tǒng)仿真運行協(xié)同仿真之后，就會生成新的數(shù)字PID模塊。然后把它重新接入數(shù)字控制系統(tǒng)仿真框圖中，就會得到如圖9所示的硬件協(xié)同仿真系統(tǒng)框圖。

　　用圖5的理論控制與圖9進行對比，然后連接開發(fā)板，打開電源，并運行模型進行仿真，則可從仿真波形中很明顯的看到，硬件協(xié)同仿真的結(jié)果和理論結(jié)果完全一樣。

　　5 結(jié)束語

　　本文采用System Generator對基于FPGA的磁浮軸承控制系統(tǒng)進行了仿真，并將其下載到FP-GA開發(fā)板進行硬件協(xié)同，結(jié)果證明，在加載／減載400N力時，所設(shè)計的數(shù)字PID控制器能較好的完成對磁浮軸承系統(tǒng)的控制，并實現(xiàn)穩(wěn)定懸浮。