[发明专利]基于FPGA实现低线数光栅条件下的直流电机角度控制电路

权利要求书

1.基于FPGA实现低线数光栅条件下的直流电机角度控制电路，其特征在于，包括

FPGA控制核心，作为角度控制电路的核心处理器，包括角度比较器、角度反馈模块和时间补偿模块，用于接收新角度输入标志信号和角度数据以及光电对管反馈的数据，通过脉冲宽度调制实现角度控制；

角度比较器，用于根据余数与角度的对应关系确定当前角度的类别，并将角度类别传递到时间补偿模块；同时，角度比较器将旋转度数通过寄存器与系统时钟同步后输入到角度反馈模块；

角度反馈模块，用于计算外部光栅需要转过的线数，并根据光电对管返回的高电平数目计算旋转角度是否达到计算的线数阈值；

时间补偿模块，用于根据从角度比较器获取的角度类别结果，当角度反馈模块结束工作时，时间补偿模块对不同类别的角度进行相应的时间补偿，得到最终的角度转动结果。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA实现低线数光栅条件下的直流电机角度控制电路，其特征在于，FPGA控制核心中，新角度输入时，表示角度输入的标志信号用于对角度反馈模块的计数器和时间补偿模块的计时器清零，每当输入一个新的角度数据，即标志信号为高电平时，计数器和计时器清零。

3.根据权利要求1所述的基于FPGA实现低线数光栅条件下的直流电机角度控制电路，其特征在于，角度比较器包括预先存储的角度类别和用于将输入的角度与系统时钟同步的寄存器，角度比较器将识别的输入角度的类别输入到时间补偿模块，将同步后的旋转度数输入到角度反馈模块。

4.根据权利要求1所述的基于FPGA实现低线数光栅条件下的直流电机角度控制电路，其特征在于，角度反馈模块包括整除运算单元和计数器，其中整除运算单元用于通过旋转度数计算光栅需要转过的线数，计数器计算接收到的来自光电对管的高电平数目并与整除运算达到的线数进行对比，控制角度反馈模块停止以及启动时间补偿模块。

5.根据权利要求1所述的基于FPGA实现低线数光栅条件下的直流电机角度控制电路，其特征在于，时间补偿模块包括预先存储的不同角度类别对应的计时终值和计时器，时间补偿模块接收来自角度比较器的分类结果，将相应的计时终值送到计时器，并通过接收到角度反馈模块结束工作的信号来启动计时器，计时器计时停止时，角度控制工作完成。

6.根据权利要求1所述的基于FPGA实现低线数光栅条件下的直流电机角度控制电路，其特征在于，根据光栅线数确定角度所属类别，确定好的角度类别存储于角度比较器中，如下：

class＝mod(angle,360/line) (1)

式中，class表示分类后的角度类别，angle表示输入的控制角度，line表示选用光栅的线数。

7.根据权利要求1所述的基于FPGA实现低线数光栅条件下的直流电机角度控制电路，其特征在于，通过公式(2)用于确定不同类别角度的补偿时间，确定好的补偿时间存储于时间补偿模块的计时终值阵列，如下：

式中，T_compnew表示新的角度需要的补偿时间，T_compold表示已经确定的某一类别角度的补偿时间，Rem_new表示新的角度所属类别的余数，Rem_old表示已经确定补偿时间为T_compold的相应类别的余数，σ为偏差补偿。