摘要：本文介绍了基于XC167单片机及FPGA的20Kw伺服控制系统的设计方案；将卡尔曼滤波（EKF）技术应用于交流伺服系统的低速控制，完成系统低速下电机转速的估计；在硬件平台上使用C语言完成伺服控制系统的软件编写，完成控制系统的设计。

关键词：交流伺服；EKF；单片机；功率模块

交流伺服系统的性能主要取决于系统的低速控制性能，所以，提高伺服系统性能的关键在于提高低速控制性能。本文在分析了伺服驱动器硬件设计的基础上，重点研究了卡尔曼滤波器和位置传感器相结合的方法来进行伺服系统的低速的控制，并进行了软件设计，给出了试验波形。

1 伺服驱动器的硬件设计

本文设计的20Kw伺服驱动器硬件系统主要由主控单元和功率驱动单元，结构框图如图1所示。包括保护电路及CAN总线接口、单片机加FPGA基本系统系统几大部分。

1.1 单片机主控电路

单片机主电路是指能使单片机内核正常运行、以及能对单片机进行调试的最简硬件设计。包括XC167单片机、晶振、锁相环、片外的数据存储器、片外的程序存储器、片外扩展的具有SPI接口的EEPROM等电路。单片机使用英飞凌公司单片机芯片XC167，单片机XC167外接晶振、复位电路、JTAG（即：仿真器）接口电路等基本电路之外，为满足驱动器功能要求，单片机内部还配置了64K×16Bit的高速静态存储器，外部配置了128K×8Bit的非易失性存储器（EEPROM）。由于EEPROM具有非易失性的特点，即使掉电也不会丢失数据，因此用其保存程序运行过程中的重要参数。需要说明的是，除片外数据存储器外，输入输出单片机的I/O口的信号都要经过一级驱动，用以提高信号传输的可靠性。……