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基于FPGA实现PID控制器的研究
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2009-09-15
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介绍了一种基于FPGA 的用数字电路实现的PID 控制器。把原来用单片机实现的
数字PID 控制算法单独用数字电路来实现，保留单片机对参数整定的灵活性。在设计中研究了PID 算法的数字电路实现。由于把PID 控制从单片机中隔离出来，因此可以降低在工控场合强烈的干扰造成单片机程序跑飞对整个系统的影响，提高了控制的可靠性。最后介绍了本设计在逃逸链梯中的应用。
关键词：数字PID 控制器，FPGA， 逃逸链梯
数字PID 控制是在生产过程中被普遍采用的控制方法，具有参数能够灵活整定的
特点。但是由于工业现场各种动力设备不断的启动停止。现场环境恶劣，电磁干扰严重。即使具有经过精心设计的抗干扰设备的工控计算机，都有可能因为偶然的人为或非人为的干扰而出现控制出错或者程序的跑飞。如果单片机的输出直接对应执行机构，那么将对整个控制系统产生直接的影响。这在某些重要的工业环节上将造成严重的事故。本文作者通过把原来的由计算机程序实现的PID 控制算法从计算机中分离出来，设计基于FPGA 的通用PID 控制数字电路芯片，而保留计算机对参数的整定功能。现场可编程门阵列FPGA 技术以其独有的优势在电子设计领域得到愈来愈广泛的应用。FPGA 最明显的优势在于集成度高，体积小，功耗低，可靠性高，同时用FPGA 设计电路灵活。所以可以用FPGA 设计具有高可靠性的数字PID 电路。这样用单独的数字电路实现PID 算法来控制系统可以大大降低计算机故障对控制系统的影响，提高了控制模块的可靠性。基于这种方法的优点，把它应用在高层建筑的链梯系统中则有助于提高链梯运行的可靠性。
数字PID 控制算法单独用数字电路来实现，保留单片机对参数整定的灵活性。在设计中研究了PID 算法的数字电路实现。由于把PID 控制从单片机中隔离出来，因此可以降低在工控场合强烈的干扰造成单片机程序跑飞对整个系统的影响，提高了控制的可靠性。最后介绍了本设计在逃逸链梯中的应用。
关键词：数字PID 控制器，FPGA， 逃逸链梯
数字PID 控制是在生产过程中被普遍采用的控制方法，具有参数能够灵活整定的
特点。但是由于工业现场各种动力设备不断的启动停止。现场环境恶劣，电磁干扰严重。即使具有经过精心设计的抗干扰设备的工控计算机，都有可能因为偶然的人为或非人为的干扰而出现控制出错或者程序的跑飞。如果单片机的输出直接对应执行机构，那么将对整个控制系统产生直接的影响。这在某些重要的工业环节上将造成严重的事故。本文作者通过把原来的由计算机程序实现的PID 控制算法从计算机中分离出来，设计基于FPGA 的通用PID 控制数字电路芯片，而保留计算机对参数的整定功能。现场可编程门阵列FPGA 技术以其独有的优势在电子设计领域得到愈来愈广泛的应用。FPGA 最明显的优势在于集成度高，体积小，功耗低，可靠性高，同时用FPGA 设计电路灵活。所以可以用FPGA 设计具有高可靠性的数字PID 电路。这样用单独的数字电路实现PID 算法来控制系统可以大大降低计算机故障对控制系统的影响，提高了控制模块的可靠性。基于这种方法的优点，把它应用在高层建筑的链梯系统中则有助于提高链梯运行的可靠性。
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