韦 悠, 林 凡

(北京理工大学 宇航学院，北京 100081)

基于FPGA的电动舵机控制器设计

韦 悠, 林 凡

(北京理工大学 宇航学院，北京 100081)

针对传统的电动舵机控制器控制周期长的问题，提出了一种基于FPGA的电动舵机控制器设计方案。在完成硬件设计的基础上，通过建立高速浮点运算模块，解决了FPGA无法直接进行浮点运算的问题，从而实现了不完全微分PID控制，并给出了具体的控制周期和控制延迟。与传统的基于DSP的电动舵机控制器进行对比试验，试验结果表明，所提控制器设计方案能够有效缩短控制周期，提高控制效率，优化控制效果。

电动舵机控制器；控制周期；FPGA；浮点运算

0 引言

电动舵机控制系统为导弹的运动执行机构，是导弹制导回路的重要组成部分，决定导弹制导回路的性能，在导弹制导回路中有着重要意义。电动舵机控制系统主要由控制器、驱动器、伺服电机、减速传动机构和位置传感器组成，是一个典型的位置控制系统。

随着电动舵机控制技术的不断发展，对控制器的运行速度、控制周期的要求越来越高，顺序结构的数字信号处理器(DSP)已经不能够满足高速实时控制的要求。而现场可编程门阵列(FPGA)通过硬件语言将控制算法与功能以集成电路的形式实现，严格按照时序控制硬件电路完成各项指令，这种直接通过底层硬件来实现特定功能的方式，比基于软件的实现方式运行速度更快，而且在硬件层面上控制输入和输出能够提高系统的响应速度[1-3]。……