CN112350622A - 一种月壤钻取采样载荷驱动的电机控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种月壤钻取采样载荷驱动的电机控制系统及方法，构建了以DSP和FPGA为核心的控制系统组成架构，DSP负责执行电机闭环控制算法和计算状态数据，FPGA负责实时采集电机转速和电流采样数据，并与DSP进行控制数据的交互，结合由换相逻辑单元产生的换相信号，产生6路PWM信号送入三相H桥功率驱动电路，实现电机功率驱动电路的驱动控制；采用三相六态方波控制方式，通过调制PWM占空比对电机转速进行无级调节控制。
Description
技术领域
本发明一种适用于月壤钻取采样复杂载荷驱动的电机控制系统及方法，属于月球探测、机械工程以及电子工程等相关技术领域。本方法同样适用于其他深空星体钻进采样过程中钻取不确定载荷的直流无刷电机闭环控制系统。
背景技术
钻取采样装置是实现我国探月工程三期月面无人自主钻进采样返回核心任务的关键载荷，通过钻进取芯获取着陆点目标区域内深度约2米的月壤样品，并准确反映月壤的剖面原貌。
深层月壤工况复杂多变，载荷难以准确识别，在钻取采样装置月面钻进采样过程中，为了可靠地实现2米的钻进深度目标，需保证钻具向下钻进速度参数和钻具横向回转转速参数的匹配，受深层月壤载荷不确定性、宇航产品轻小型化以及高可靠性等因素影响，国内首次将700W轻小型化的高功率密度直流无刷电机作为钻具轴向回转的驱动源，针对在月面载荷变化条件下传统开环控制方法难以实现转速高精度控制的问题，从系统设计角度出发，设计了一种闭环控制系统，实现在钻取采样复杂载荷工况下直流无刷电机转速的高精度控制。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种适用于钻取采样复杂载荷驱动的电机控制系统及方法，用于解决星体钻进取芯过程中受深层星壤载荷不确定影响钻具回转转速控制精度的问题。
本发明的技术方案是：一种月壤钻取采样载荷驱动的电机控制系统，构建以DSP和FPGA为核心的控制系统组成架构，外围配备存储芯片、时钟芯片、复位电路、电源滤波电路、A/D采样电路、1553B总线通讯电路以及H桥功率驱动电路；
DSP负责执行电机闭环控制算法和计算状态数据；
FPGA负责实时采集电机转速和电流采样数据，并与DSP进行控制数据的交互，结合由换相逻辑单元产生的换相信号，产生6路PWM信号送入三相H 桥功率驱动电路；
存储芯片负责运行程序存储和过程数据存储；
时钟芯片负责为DSP和FPGA提供运作的时钟信号；
复位电路负责在程序跑飞的情况下，完成加电复位和死机复位；
电源滤波电路负责抑制电机工作过程中对电源的干扰，减小母线电流的波动；
A/D采集电路负责采集电机工作过程中母线电流，将电流转换为电压信号，通过对电压信号进行A/D转换，获取电机工作过程中实时母线电流；
1553B总线通讯电路负责实现控制系统与上位机软件的数据交互；
H桥功率驱动电路负责根据FPGA生成的6路PWM信号，实现电机绕组的加断电控制，从而完成电机功率驱动电路的驱动控制。
一种月壤钻取采样载荷驱动的电机控制方法，步骤如下：
1)控制系统通过1553B通讯总线接收设定的电机转速指令值，并将此输入信号作为目标转速对电机进行控制；
2)DSP解析电机转速设定值，每个控制周期中，DSP读取FPGA中已处理好的电机转速信息和电机电流信息，并将其作为反馈量引入闭环系统，执行电机闭环控制算法和计算状态数据；所述闭环系统包括转速环和电流环两个控制环路，其中转速环为外环，通过霍尔信号进行转速计算；电流环为内环，通过霍尔电流传感器进行电流的精确采集；转速调节器采用PI调节器，输入为给定的电机目标转速，输出作为电流环的参考值，电流环也采用PI调节器，调节电流参考值与实际电流的稳态误差，最终电流环的输出决定了PWM脉宽调制信号的占空比参数wpwm，随后DSP将计算得出的占空比数据wpwm发送至 FPGA；
FPGA通过占空比参数wpwm、换相信号以及PWM脉冲信号发生器计算生成PWM脉宽调制信号，通过调制PWM占空比对电机转速进行无级调节控制，实现对转速的闭环跟踪控制；
系统所需的转速测量值由埋在电机定子绕组内部的三个位置霍尔传感器检测，电机转速经测量单元处理得出；电机的转速具有正、反向控制能力，并可对电机输出力矩、转速进行准确的控制。
所述电机转速经测量单元处理得出的具体过程为：
电机内部的霍尔位置传感器输出的三路转速脉冲信号s1、s2、s3通过转速测量电路送入换相逻辑单元；s1、s2、s3均是占空比为50％的方波信号，高电平10～12V，低电平0～1V，s1、s2、s3相位互差120°；转速测量采用周期测量法，在转速脉冲s1的6个脉冲周期的时间内，填充基准时钟脉冲，根据测量的基准时钟脉冲个数计算出高速转子的速度；将该基准时钟脉冲个数存入 FPGA内的寄存器中，等待DSP芯片读取；FPGA内的转速计算模块接收3相霍尔位置传感器信号hall(0)、hall(1)以及hall(2)；在每个电角度周期内，每路霍尔位置信号有180°电角度有效，有两个跳变边沿，一共有6组转子位置信息，分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6；任意一路信号发生跳变，位置信号发生改变，在一个电角度周期内，三路霍尔位置信号一共有6个跳变边沿；即一个电角度周期位置信号发生6次跳变；
3相霍尔位置传感器信号hall(0)、hall(1)以及hall(2)在电机正转时，在hall(1)的上升沿，hall(0)为'1'：
3相霍尔位置传感器信号hall(0)、hall(1)以及hall(2)在电机反转时，在hall(1)的上升沿，hall(2)为'1'：
转速计算模块接收时钟信号tick_1us信号，用作转速计算的计时信号；
对hall(0)信号的两个上升沿之间的间隔使用时钟信号tick_1us进行累加计数T，产生计数信号sample_cnt，最大值为"100"&X"0000000"，当计数信号 sample_cnt等于最大值时，保持最大值不变；
在计数的过程中判断hall(1)的电平是否有变化，若有变化则置转速计算有效；
在每个hall(0)信号的上升沿时刻更新电机转速值，若转速计算有效则转速值为计数信号sample_cnt，否则转速值置为最大值；
转速计算模块根据3路hall信号的相位关系，判断电机转动的方向dir，当电机正转时，dir置'0'，当电机反转时，dir置'1'；
转速计算模块在每次更新电机转速值时，把dir与电机转速值拼成一个22 位的二进制码的速度speed信号，作为电机的转速信号输出，并满足：
22位的二进制码的速度speed的最高位＝dir；
22位的二进制码的速度speed其余位＝电机转速值＝1/(T×3)；
若计数信号sample_cnt达到最大值，则在每个时钟信号tick_1us为'1'时，对电机转速值进行更新。
所述通过调制PWM占空比对电机转速进行无级调节控制的具体过程为：
PWM脉冲信号发生器的输入为3个霍尔位置传感器脉冲信号s1、s2、s3，和DSP通过数据总线写入FPGA的数据wpwm；输出为6路PWM脉冲信号： W_AH、W_AL、W_BH、W_BL、W_CH、W_CL；
PWM脉冲信号发生器包括两个子模块：M1子模块和M2子模块；
M1子模块的输入为数据wpwm,输出为一路PWM脉冲；wpwm为一个来自DSP的32位定点无符号数据，其高16位中的最低2位，即32位数据的第 16、17位反映了指令要求的电机转动方向；计数器工作在连续增/减计数模式：计数值从0开始递增，每个62.5ns晶振周期累加1，计数值增加到2000时开始递减，每个晶振周期递减1，直到递减到0，再开始新的增/减计数周期；在连续增/减计数过程中，计数值小于wpwm值时，M1子模块输出的PWM为低电平“0”；计数值大于等于wpwm值时，M1子模块输出的PWM为高电平“1”；
M2子模块中，首先由3个霍尔位置传感器脉冲信号s1、s2、s3，和信号 wdir，生成6路信号Q1～Q6；然后在这6个信号Q1～Q6的上升沿时刻，产生各自的死区时间脉冲信号DQ1～DQ6，由Q1～Q6和DQ1～DQ6生成6路信号 QR1～QR6；最后由QR1～QR6，和M1子模块输出的PWM脉冲，生成6路输出信号W_AH、W_AL、W_BH、W_BL、W_CH、W_CL。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1)本发明采用基于PID控制算法的“转速+电流”双闭环控制方法，具有较高的稳定性；
2)本发明可在月面工作温度区间较大的应用环境下工作，通过了真空高低温环境验证；
3)本发明分别在4000rpm、12000rpm转速下实现0～15Nm、0～9Nm范围内变化载荷的稳定驱动控制；
4)本发明的直流无刷电机转速控制精度高，实现转速控制精度优于2％。
附图说明
图1表示本发明所述的月壤钻取平台示意图；
图2表示本发明所述的月壤钻进加载系统工作原理图；
图3表示本发明所述的月壤钻进取芯过程原理图；
图4表示本发明所述的电机闭环控制系统硬件组成图；
图5表示本发明所述的电机闭环控制系统原理图；
图6表示本发明所述的直流电机正向旋转霍尔信号时序图；
图7表示本发明所述的直流电机反向旋转霍尔信号时序图；
图8表示本发明所述的PWM发生器模块结构示意图；
图9表示本发明所述的M1子模块中的PWM脉冲信号生成方法示意图；
图10表示本发明所述的DQ1和DQ4的生成方法示意图；
图11表示本发明所述的DQ3和DQ6的生成方法示意图；
图12表示本发明所述的DQ5和DQ2的生成方法示意图。
具体实施方式
如图1所示，月面探测着陆系统主要由着陆器3和上升器2组成，钻取采样装置1安装于着陆系统的侧面，着陆器通过四个支撑腿底部的托盘与月面接触。
如图2和图3所示，钻取采样装置的加载机构8通过驱动卷筒转动实现对加载钢丝绳7的卷绕，上端钢丝绳7绕过上端定滑轮4与钻进机构9相连，下端钢丝绳7绕过下端定滑轮6通过拉力传感器5与钻进机构9相连接，带动钻进机构9和钻具10进行上下往复运动，钻进机构9通过内部高功率密度直流无刷电机驱动钻具10绕钻具轴向进行回转运动，从而实现对深层月壤钻进取芯功能。
如图4所示，构建了以DSP和FPGA为核心的控制系统组成架构，外围配备存储芯片、时钟芯片、复位电路、电源滤波电路、A/D采样电路、1553B 总线通讯电路以及H桥功率驱动电路。
DSP负责执行电机闭环控制算法和计算状态数据；
FPGA负责实时采集电机转速和电流采样数据，并与DSP进行控制数据的交互，结合由换相逻辑单元产生的换相信号，产生6路PWM信号送入三相H 桥功率驱动电路；
存储芯片负责运行程序存储和过程数据存储；
时钟芯片负责为DSP和FPGA提供运作的时钟信号；
复位电路负责在程序跑飞的情况下，完成加电复位和死机复位；
电源滤波电路负责抑制电机工作过程中对电源的干扰，一定程度上可减小母线电流的波动；
A/D采集电路负责采集电机工作过程中母线电流，将电流转换为电压信号，通过对电压信号进行A/D转换，获取电机工作过程中实时母线电流；
1553B总线通讯电路负责实现控制系统与上位机软件的数据交互；
H桥功率驱动电路负责根据FPGA生成的6路PWM信号，实现电机绕组的加断电控制，从而完成电机功率驱动电路的驱动控制。
FPGA自动采集电机转速值和电流值，无需DSP干预。DSP周期性读取FPGA中已处理好的转速和电流数据，作为反馈量引入闭环系统，执行电机转速、电流双闭环控制算法，将计算得出的占空比数据wpwm发送至FPGA。 FPGA通过将wpwm数据结合由换相逻辑单元产生的换相信号，生成6路PWM (Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)脉冲信号至功率驱动电路。
如图5所示，采用三相六态方波控制方式，通过调制PWM占空比对电机转速进行无级调节，控制系统以转速指令值作为输入信号，实现对转速的闭环跟踪控制，包含了转速环和电流环两个控制环路，其中转速环为外环，通过霍尔信号进行转速计算；电流环为内环，通过霍尔电流传感器进行电流的精确采集。转速调节器采用PI调节器，输入为给定的电机目标转速，输出作为电流环的参考值，电流环也采用PI调节器，调节电流参考值与实际电流的稳态误差，最终电流环的输出决定了PWM脉宽调制信号的占空比参数，从而实现系统的闭环稳定运行，其调节器分别为速度环调节器REG1和电流环调节器REG2。
系统所需的转速测量值与换相信号由埋在电机定子绕组内部的三个位置霍尔传感器检测，并分别经转速测量单元和换相逻辑单元的处理而得出。电机转速具有正、反向控制能力，并可对电机输出力矩、转速进行准确的控制。
每个控制周期中，DSP读取FPGA中已处理好的转速数据，并将其作为反馈量引入闭环系统，执行电机转速闭环控制算法，随后将计算得出的占空比数据wpwm发送至FPGA中。在FPGA的PWM模块中，结合由换相逻辑单元产生的换相信号，产生6路PWM信号至功率驱动电路。
电机内部的霍尔位置传感器输出的三路转速脉冲信号s1、s2、s3通过转速测量电路送入换相逻辑单元。
s1、s2、s3均是占空比为50％的方波信号，高电平10～12V，低电平0～1V， s1、s2、s3相位互差120°。
转速测量采用周期测量法，在转速脉冲s1的6个脉冲周期的时间内，填充基准时钟脉冲，根据测量的基准时钟脉冲个数计算出高速转子的速度。将该基准时钟脉冲个数存入FPGA内的寄存器中，等待DSP芯片读取。
如图6和图7所示，FPGA内的转速计算模块接收3相霍尔位置传感器信号hall(0)、hall(1)以及hall(2)。在每个电角度周期内，每路霍尔位置信号有180 度电角度有效，有两个跳变边沿，一共有6组转子位置信息，分别为S1、S2、 S3、S4、S5、S6。任意一路信号发生跳变，位置信号发生改变，在一个电角度周期内，三路霍尔位置信号一共有6个跳变边沿。即一个电角度周期位置信号发生6次跳变。
hall(2:0)在电机正转时，在hall(1)的上升沿，hall(0)为'1'：
hall(2:0)在电机反转时，在hall(1)的上升沿，hall(2)为'1'：
转速计算模块需接收tick_1us信号，用作转速计算的计时信号。
转速计算模块需按照如下的方式对电机转速进行计算：
对hall(0)信号的两个上升沿之间的间隔使用tick_1us进行累加计数(T)，产生sample_cnt(20:0)，最大值为"100"&X"0000000"，当sample_cnt等于最大值时，保持最大值不变；
在计数的过程中判断hall(1)的电平是否有变化，若有变化则置转速计算有效；
在每个hall(0)信号的上升沿时刻更新电机转速值，若转速计算有效则转速值为sample_cnt(20:0)，否则转速值置为最大值。
转速计算模块需根据3路hall信号的相位关系，判断电机转动的方向dir，当电机正转时，dir置'0'，当电机反转时，dir置'1'。
转速计算模块需在每次更新电机转速值时，把dir与电机转速值拼成一个 speed(21:0)信号，作为电机的转速信号输出，并满足：
speed(21)＝dir；
speed(20:0)＝电机转速值＝1/(T×3)；
若sample_cnt达到最大值，则应在每个tick_1us为'1'时，对电机转速值进行更新。
如图8所示，PWM脉冲信号发生器的输入为3个霍尔位置传感器脉冲信号s1、s2、s3，和DSP通过数据总线写入FPGA的数据wpwm。输出为6路 PWM脉冲信号：W_AH、W_AL、W_BH、W_BL、W_CH、W_CL。
PWM脉冲信号发生器包括两个子模块：M1子模块和M2子模块。
(1)M1子模块
M1子模块的输入为数据wpwm(由DSP输入)，输出为一路PWM脉冲。 wpwm为一个32位定点无符号数，DSP确保wpwm的低16位数据满足如下要求：
0≤wpwm(15..0)≤2000(十进制)
控制系统共用一个16MHz的时钟晶振，其周期值为62.5ns，而电机电流环的控制周期设计为250us(即：4kHz工作频率)，共需要4000个时钟晶振周期才能完成一个电流环控制周期。因此，将一个计数器置于连续增/减计数工作模式，计数器以16MHz作为计数频率，其计数值从零开始，每个晶振周期增加1，直到增加到设定的周期值2000，随后每个晶振周期递减1，直到递减到零，完成这样一次完整的连续增减计数过程的时间为250us。
wpwm为一个来自DSP的32位定点无符号数据，其高16位中的最低2 位，即32位数据的第16、17位反映了指令要求的电机转动方向：
wpwm(17..16)＝00＝>顺时针旋转＝>标志wdir置为0
wpwm(17..16)＝11＝>逆时针旋转＝>标志wdir置为1
在M1子模块收到新的wpwm数据时，M1仍在按上一个250us DSP控制周期发来的旧的wpwm值输出转子PWM脉冲。新发来的数据存放在相应的缓冲寄存器中，等上一个250us的电流环周期结束时，立刻根据刚发来的wpwm 数据输出新的PWM脉冲。
M1子模块中，计数器工作在连续增/减计数模式：计数值从0开始递增，每个62.5ns晶振周期累加1，计数值增加到2000时开始递减，每个晶振周期递减1，直到递减到0，再开始新的增/减计数周期。
如图9所示，在连续增/减计数过程中，计数值小于wpwm(15..0)值时，M1子模块输出的PWM为低电平“0”；计数值大于等于wpwm(15..0)值时，M1 子模块输出的PWM为高电平“1”。
(2)M2子模块
M2子模块中，由3个霍尔位置传感器脉冲信号s1、s2、s3，和信号wdir，生成6路信号Q1～Q6。
wdir为0时：
wdir为1时：
然后，在这6个信号Q1～Q6的上升沿时刻，产生各自的死区时间脉冲信号DQ1～DQ6，这6个信号DQ1～DQ6在各自对应的Q1～Q6的上升沿时刻由“0”跳变为“1”，随后“1”状态保持3us，具体如图10、图11和图12中所示的Td所示，再由“1”跳变为“0”。
然后，由Q1～Q6和DQ1～DQ6按式(3)生成6路信号QR1～QR6：
最后，由QR1～QR6，和M1子模块输出的PWM脉冲，生成6路输出信号W_AH、W_AL、W_BH、W_BL、W_CH、W_CL：
W_AH＝QR1·PWM (4.a)
W_AL＝QR4·PWM (4.b)
W_BH＝QR3·PWM (4.c)
W_BL＝QR6·PWM (4.d)
W_CH＝QR5·PWM (4.e)
W_CL＝QR2·PWM (4.f)
通过上述方法，实现了直流无刷电机在深层月壤不确定载荷作用下的高精度控制，在地面开展模拟月壤钻进取芯试验，获取钻取采样装置月壤钻进取芯过程中电机的回转转速曲线和电流曲线、转速曲线和钻进速度曲线的拟合关系，从而实现钻取采样装置在深层月壤钻取不确定载荷作用下的钻具回转转速的高精度控制。
Claims (4)
1.一种月壤钻取采样载荷驱动的电机控制系统，其特征在于：构建以DSP和FPGA为核心的控制系统组成架构，外围配备存储芯片、时钟芯片、复位电路、电源滤波电路、A/D采样电路、1553B总线通讯电路以及H桥功率驱动电路；
DSP负责执行电机闭环控制算法和计算状态数据；
FPGA负责实时采集电机转速和电流采样数据，并与DSP进行控制数据的交互，结合由换相逻辑单元产生的换相信号，产生6路PWM信号送入三相H桥功率驱动电路；
存储芯片负责运行程序存储和过程数据存储；
时钟芯片负责为DSP和FPGA提供运作的时钟信号；
复位电路负责在程序跑飞的情况下，完成加电复位和死机复位；
电源滤波电路负责抑制电机工作过程中对电源的干扰，减小母线电流的波动；
A/D采集电路负责采集电机工作过程中母线电流，将电流转换为电压信号，通过对电压信号进行A/D转换，获取电机工作过程中实时母线电流；
1553B总线通讯电路负责实现控制系统与上位机软件的数据交互；
H桥功率驱动电路负责根据FPGA生成的6路PWM信号，实现电机绕组的加断电控制，从而完成电机功率驱动电路的驱动控制。
2.一种月壤钻取采样载荷驱动的电机控制方法，其特征在于步骤如下：
1)控制系统通过1553B通讯总线接收设定的电机转速指令值，并将此输入信号作为目标转速对电机进行控制；
2)DSP解析电机转速设定值，每个控制周期中，DSP读取FPGA中已处理好的电机转速信息和电机电流信息，并将其作为反馈量引入闭环系统，执行电机闭环控制算法和计算状态数据；所述闭环系统包括转速环和电流环两个控制环路，其中转速环为外环，通过霍尔信号进行转速计算；电流环为内环，通过霍尔电流传感器进行电流的精确采集；转速调节器采用PI调节器，输入为给定的电机目标转速，输出作为电流环的参考值，电流环也采用PI调节器，调节电流参考值与实际电流的稳态误差，最终电流环的输出决定了PWM脉宽调制信号的占空比参数wpwm，随后DSP将计算得出的占空比数据wpwm发送至FPGA；
FPGA通过占空比参数wpwm、换相信号以及PWM脉冲信号发生器计算生成PWM脉宽调制信号，通过调制PWM占空比对电机转速进行无级调节控制，实现对转速的闭环跟踪控制；
系统所需的转速测量值由埋在电机定子绕组内部的三个位置霍尔传感器检测，电机转速经测量单元处理得出；电机的转速具有正、反向控制能力，并可对电机输出力矩、转速进行准确的控制。
3.根据权利要求2所述的一种月壤钻取采样载荷驱动的电机控制方法，其特征在于：所述电机转速经测量单元处理得出的具体过程为：
电机内部的霍尔位置传感器输出的三路转速脉冲信号s1、s2、s3通过转速测量电路送入换相逻辑单元；s1、s2、s3均是占空比为50％的方波信号，高电平10～12V，低电平0～1V，s1、s2、s3相位互差120°；转速测量采用周期测量法，在转速脉冲s1的6个脉冲周期的时间内，填充基准时钟脉冲，根据测量的基准时钟脉冲个数计算出高速转子的速度；将该基准时钟脉冲个数存入FPGA内的寄存器中，等待DSP芯片读取；FPGA内的转速计算模块接收3相霍尔位置传感器信号hall(0)、hall(1)以及hall(2)；在每个电角度周期内，每路霍尔位置信号有180°电角度有效，有两个跳变边沿，一共有6组转子位置信息，分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6；任意一路信号发生跳变，位置信号发生改变，在一个电角度周期内，三路霍尔位置信号一共有6个跳变边沿；即一个电角度周期位置信号发生6次跳变；
3相霍尔位置传感器信号hall(0)、hall(1)以及hall(2)在电机正转时，在hall(1)的上升沿，hall(0)为'1'：
3相霍尔位置传感器信号hall(0)、hall(1)以及hall(2)在电机反转时，在hall(1)的上升沿，hall(2)为'1'：
转速计算模块接收时钟信号tick_1us信号，用作转速计算的计时信号；
对hall(0)信号的两个上升沿之间的间隔使用时钟信号tick_1us进行累加计数T，产生计数信号sample_cnt，最大值为"100"&X"0000000"，当计数信号sample_cnt等于最大值时，保持最大值不变；
在计数的过程中判断hall(1)的电平是否有变化，若有变化则置转速计算有效；
在每个hall(0)信号的上升沿时刻更新电机转速值，若转速计算有效则转速值为计数信号sample_cnt，否则转速值置为最大值；
转速计算模块根据3路hall信号的相位关系，判断电机转动的方向dir，当电机正转时，dir置'0'，当电机反转时，dir置'1'；
转速计算模块在每次更新电机转速值时，把dir与电机转速值拼成一个22位的二进制码的速度speed信号，作为电机的转速信号输出，并满足：
22位的二进制码的速度speed的最高位＝dir；
22位的二进制码的速度speed其余位＝电机转速值＝1/(T×3)；
若计数信号sample_cnt达到最大值，则在每个时钟信号tick_1us为'1'时，对电机转速值进行更新。
4.根据权利要求3所述的一种月壤钻取采样载荷驱动的电机控制方法，其特征在于：所述通过调制PWM占空比对电机转速进行无级调节控制的具体过程为：
PWM脉冲信号发生器的输入为3个霍尔位置传感器脉冲信号s1、s2、s3，和DSP通过数据总线写入FPGA的数据wpwm；输出为6路PWM脉冲信号：W_AH、W_AL、W_BH、W_BL、W_CH、W_CL；
PWM脉冲信号发生器包括两个子模块：M1子模块和M2子模块；
M1子模块的输入为数据wpwm,输出为一路PWM脉冲；wpwm为一个来自DSP的32位定点无符号数据，其高16位中的最低2位，即32位数据的第16、17位反映了指令要求的电机转动方向；计数器工作在连续增/减计数模式：计数值从0开始递增，每个62.5ns晶振周期累加1，计数值增加到2000时开始递减，每个晶振周期递减1，直到递减到0，再开始新的增/减计数周期；在连续增/减计数过程中，计数值小于wpwm值时，M1子模块输出的PWM为低电平“0”；计数值大于等于wpwm值时，M1子模块输出的PWM为高电平“1”；
M2子模块中，首先由3个霍尔位置传感器脉冲信号s1、s2、s3，和信号wdir，生成6路信号Q1～Q6；然后在这6个信号Q1～Q6的上升沿时刻，产生各自的死区时间脉冲信号DQ1～DQ6，由Q1～Q6和DQ1～DQ6生成6路信号QR1～QR6；最后由QR1～QR6，和M1子模块输出的PWM脉冲，生成6路输出信号W_AH、W_AL、W_BH、W_BL、W_CH、W_CL。
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