以FPGA實現磁浮系統之三態PWM切換及懸浮控制

Abstract

本論文主要目的為利用場可程式化的閘陣列（FPGA）建立一單軸磁浮系統，並採用三態脈寬調變（Tri-State-PWM）訊號予H-Bridge用以產生電磁懸浮力。另一方面，採用Magnetic Field Sensor（磁通量密度至電壓轉換器）量測懸浮物之位移變化，再經由24bit 類比/數位轉換器(Delta-Sigma A/D Converter)取樣後傳至FPGA，並利用迴授控制理論，將此迴授之電壓訊號，經由FPGA運算後產生三態脈寬調變開關訊號給予H-Bridge，線圈進而產生磁力，使物體穩定懸浮。 在FPGA內使用硬體描述語言（VHDL），來設計實現所需之數位控制器與周邊硬體電路控制訊號，其中包括：FPGA和 A/D之間的溝通、狀態機(State-Machine)、Tri_State_PWM開關訊號、除頻器、數位三角波、除彈跳訊號(Debounce)…等等。最後整合此電路架構，進而達成單軸磁浮系統。 關鍵字：單軸磁浮系統，FPGA，三態脈寬調變， 類比/數位轉換器