基于FPGA的PMLSM预测电流控制系统设计及在环验证

摘要：

为提高永磁同步直线电机(PMLSM)电流环的控制性能与电流控制算法的执行速度,利用现场可编程门阵列(FPGA)设计了一个可编程逻辑(PL)+处理器系统(PS)结构的预测电流控制(PCC)系统,并基于PYNQ架构提出了一种新的FPGA在环方法用于复杂控制系统的硬件可视化验证.首先对PCC算法进行了分析与仿真,并建立了变增益干扰观测器以提高鲁棒性;接着使用硬件结构优化技术设计了一个PCC IP核,并对其进行了功能仿真;最后在Zynq 7020芯片上实现了 PMLSM PCC系统,并使用提出的FPGA在环验证方法更方便有效地对控制系统进行了板级验证.结果表明,预测电流算法控制带宽大、稳态性能好;在Zynq 7020芯片上使用PYNQ框架、PL端时钟频率为200 MHz时,用PCC IP核硬件实现与双核ARM Cortex A9软件实现一次算法所需的时间分别为1.989 6 ms和4.487 5 ms,加速比为2.255,FPGA硬件加速明显.

关键词：永磁同步直线电机(PMLSM)、预测电流控制(PCC)、PYNQ、现场可编程门阵列(FPGA)、在环验证

所属期刊栏目：48

分类号：TP273;TN492(自动化技术及设备)

资助基金：湖南省教育厅科学研究重点项目;湖南省学位与研究生教学改革研究项目

在线出版日期：2023-11-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：995-1005,1029