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申请/专利权人：西安昆仑工业(集团)有限责任公司;南京理工大学

摘要：本发明公开了一种基于FPGA和特征模型的多通道高速高精度伺服控制芯片。该芯片包括通过FPGA实现的一个上位机通信模块及多个电机控制通道，每个所述电机控制通道包括特征参数辨识与惯量估计模块、位置控制模块、转速控制模块、电流控制模块、SVPWM模块、电流处理模块和编码器处理模块。通过FPGA的高速并行处理能力，芯片能够实时采集和处理反馈信号，使用自适应滤波和滑模控制算法实现高精度的电机位置和速度控制。特征参数辨识与惯量估计模块可在线更新电机模型参数适应不同的负载条件，保持系统的稳定性和响应速度。本发明通过将伺服系统高精度控制算法设计成专用芯片，仅需少量外围电路即可完成高速高精度伺服控制系统的开发。

主权项：1.一种基于FPGA和特征模型的多通道高速高精度伺服控制芯片，其特征在于，所述芯片包括通过FPGA实现的一个上位机通信模块及多个电机控制通道，每个所述电机控制通道包括特征参数辨识与惯量估计模块、位置控制模块、转速控制模块、电流控制模块、SVPWM模块、电流处理模块和编码器处理模块；所述上位机通信模块，用于接收来自上位机的控制指令和参数配置，并将控制指令传输给各个所述电机控制通道，还用于向所述上位机返回伺服系统的运行状态信息；所述电流处理模块，用于接收电机的实时电流信号且对其进行滤波处理，并将滤波后的信号传递给所述电流控制模块和特征参数辨识与惯量估计模块；所述编码器处理模块，用于接收电机编码器的信号，计算电机转子的实际位置和速度，并将处理后的反馈信号传递给所述特征参数辨识与惯量估计模块、位置控制模块和转速控制模块；所述特征参数辨识与惯量估计模块，用于对电机模型的特征参数进行在线辨识，同时实时估计电机的转动惯量；所述位置控制模块，用于根据所述上位机和特征参数辨识与惯量估计模块的输出，对电机的目标位置进行控制，并将控制信号传递给所述转速控制模块；所述转速控制模块，用于根据所述位置控制模块输出的位置误差和所述编码器处理模块输出的速度指令信号，调节电机的转速以使电机按照期望的速度运行，并将调节后的信号传递给所述电流控制模块；所述电流控制模块，用于根据所述转速控制模块输出的速度控制信号和所述电流处理模块输出的电流反馈信号，调整电流输出以维持电机的稳定运行，并输出到所述SVPWM模块；所述SVPWM模块即空间矢量脉宽调制模块，用于接收所述电流控制模块输出的电流控制信号，将电流控制信号转换为空间矢量脉宽调制信号，并输出SVPWM信号到电机驱动电路以驱动电机。

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