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96SEO 2026-02-19 22:49 19
通过纯RTL实现电机转速PID控制包括电机编码器值读取电机速度、正反转控制PID算法卡尔曼滤波最终实现对电机速度进行控制使其能够渐近设定的编码器目标值。
Ⅱ实现电机转速PID控制(调用中断函数)对电机实现了PID控制然后就可以按照其设计方式将上层的C语言实现的PID控制部分等全部转换成Verilog代码最终实现纯RTL进行PID控制。
在前文中电机PWM控制电机方向和编码器值的获取卡尔曼滤波是通过Verilog语言编写而电机速度控制、PID控制是通过Nios
Ⅱ系统中的软件部分实现的因此需要编写电机速度模块实现对电机PWM控制模块传入速度信息编写PID控制模块实现对电机速度模块速度的校正。
Ⅱ中采用Avalon总线对各个底层Verilog代码进行读取和写入数据因此也要对电机控制电机方向和编码器值获取相关代码进行修改。
在前文PWM模块中由于需要Avalon总线的控制因此有片选信号、片选地址、读写地址等变量而转为纯RTL后只需要输入方向以及PWM值就可以因此需要对前文代码进行修改
(motor_direction){DC_Motor_IN2,
速度控制模块的主要任务就是将PID模块传入的速度信息转换为PWM值传入PWM控制模块并根据速度的正负值计算电机的正转反转
然后因为用了50MHz的时钟时钟周期是10ns可能导致KP、KI、KD算不完因此将其进行分频为25MHz
电机编码器值要根据电机方向进行自增和自减因此要先通过AB方波确认电机方向
//用于存储DIRECT异或PHASE_A后取反的结果//解码方向信号
//当有DI_PHASE_A的上升沿将DI_PHASE_B的值赋给DIRECTION
//当有DI_PHASE_B的上升沿将DIRECT和DI_PHASE_A进行异或后取反赋值给DIRECT_PATCH
$signed(-32h8000))pulse_counter
整体的系统框图如下所示左右两个电机的方波经过卡尔曼滤波后输入到motor_measure中先获取其电机方向然后对电机编码器进行计数并将左右两电机的编码器数值取平均值输入到PID控制模块中与ISSP输入的目标编码器值进行计算出速度信息将速度信息输入到set_speed中计算方向和PWM参数输入到PWM控制模块进行电机控制
tap和ISSP联合抓波形得出来的效果还是不错的会有一点点超调量
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