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FPGA伺服控制算法硬件加速实战

共计 30 章节

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学习目标 · 课程结构 · 伺服控制与FPGA硬件加速的总体概述

课程导入学习目标

伺服控制基础

伺服系统组成 · 三环控制（电流环 · 速度环

伺服控制基础伺服系统组成

FPGA基础与开发环境

FPGA架构 · Verilog/VHDL基础 · Vivado/Quartus开发流程

FPGA开发环境

硬件加速概念

并行计算 · 流水线设计 · 时序约束

硬件加速概念并行计算

伺服控制算法数学基础

离散化方法（Z变换 · 双线性变换） · 定点数表示

伺服控制算法数学…离散化方法

电流环算法硬件化

Clark变换 · Park变换 · SVPWM的FPGA实现

电流环算法硬件化Clark

速度环与位置环算法硬件化

速度估算（M法 · T法） · 位置计数

速度环位置环算法硬件化

PID控制器FPGA实现

增量式与位置式PID · 抗积分饱和 · 微分滤波

FPGA与外部设备接口

编码器接口（正交解码） · 霍尔传感器 · PWM输出

FPGA外部设备接口

时序分析与约束

时钟域 · 跨时钟域处理 · 时序收敛

时序分析约束

硬件在环仿真与验证

使用ModelSim/Vivado… · 测试平台编写 · 波形分析

硬件环仿真

基于FPGA的伺服控制整体架构

SoC方案（Zynq） · 软硬件划分 · AXI总线通信

案例实战一

基于FPGA的直流电机电流环控制 · 实现电流采样 · PI控制

案例实战一FPGA

案例实战二

永磁同步电机（PMSM）矢量控制（F… · 包括坐标变换 · SVPWM

案例实战二PMSM

案例实战三

步进电机伺服控制 · 实现细分驱动 · 位置闭环

案例实战三步进电机伺服控制

案例实战四

多轴伺服同步控制 · 实现多通道PWM · 同步触发

案例实战四多轴伺服同步控制

自适应控制 · 滑模控制 · 模型预测控制（MPC）在FPGA上的…

高级主题自适应控制

资源优化与性能提升

并行化 · 流水线深度调整 · DSP块使用

资源优化性能提升

常见问题与调试技巧

时序违例 · 数据溢出 · 毛刺

常见问题调试技巧

FPGA伺服控制系统的实时性分析

中断延迟 · 任务调度 · 硬实时与软实时

FPGA伺服控制系统的实…

安全与可靠性设计

看门狗 · 冗余设计 · 故障检测

安全可靠性设计

基于FPGA的伺服驱动器开发流程

需求分析 · 算法建模 · 硬件设计

FPGA与DSP/MCU的对比

性能 · 功耗 · 开发难度

高速数据采集与预处理

过采样 · 滤波 · 抽取

高速数据采集预处理

通信协议实现

EtherCAT · CANopen · Modbus等工业总线在FPGA中的…

通信协议实现EtherCAT

自动代码生成与HLS

使用High-Level Synth… · 以及与传统RTL的对比

HLS自动代码生成

调试与验证进阶

逻辑分析仪（ILA） · 在线调试 · 硬件加速仿真

调试验证进阶

综合项目实战

设计一个完整的FPGA伺服驱动器 · 包括硬件电路 · FPGA逻辑

综合项目实战FPGA

性能优化实战

针对特定伺服算法进行时序优化 · 资源优化 · 功耗优化

性能优化实战针对特定伺服算法…

课程总结与进阶路径

知识体系回顾 · 常见误区 · 学习资源推荐

课程总结进阶路径