基于FPGA的磁浮軸承控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

　　加載／減載可使用Flux*來(lái)描述，用以表示在0．2 s和0．6 s時(shí)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(shí)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(duì)Matlab—Simulink環(huán)境下所設(shè)計(jì)的算法模型進(jìn)行仿真后，“System Gen-erator”可以結(jié)合實(shí)際“Xilinx—FPGA”的硬件資源生成一個(gè)集成有該算法的“硬核”；然后通過(guò)FPGA把“硬核”下載至FPGA中。最后以同樣的信號(hào)作為輸入，一路信號(hào)接“軟件算法模型”，一路信號(hào)接“硬核”，同時(shí)觀測(cè)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(jì)的DSP模型是硬件可行的。

　　在對(duì)數(shù)字控制系統(tǒng)仿真運(yùn)行協(xié)同仿真之后，就會(huì)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(huì)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(jìn)行對(duì)比，然后連接開(kāi)發(fā)板，打開(kāi)電源，并運(yùn)行模型進(jìn)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(yǔ)

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