【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及asic，特别涉及一种基于国产fpga的四轮毂电机驱动鸡舍巡检系统及设备。
技术介绍
1、我国对巡检设备的研发力度与市场规模也不断提升，采用智能巡检设备技术代替人工巡检，不仅能够对重要区域中的设备情况、环境数据等各种信息进行釆集，再进行数据的筛选、分析等工作，即可实现对环境异常的检测和设备故障的诊断、预警等功能，并且有效减轻人工巡检的工作重复性和工作强度，避免了因为人工巡检造成的易疲劳、巡检不到位、判断失误等问题。近些年来，随着硬件技术的日益发展，使用fpga对各种算法进行硬件加速的研究也越来越多，其兼具硬件上的并行处理能力和软件方面的灵活性，使其在工业控制领域，图像处理领域展现出越来越明显的优势，并且可解决传统平台所面临的速度和带宽限制等问题。所以使用fpga来解决设备的驱动问题、视觉系统中的图像处理与算法问题成为一个很有意义的工作。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于国产fpga的四轮毂电机驱动鸡舍巡检系统及设备，以解决上述现有技术存在的问题。
2、本专利技术提供的一种基于国产fpga的四轮毂电机驱动鸡舍巡检系统，包括：四电机转矩偏差耦合控制子系统和目标检测与追踪子系统；
3、其中，所述四电机转矩偏差耦合控制子系统用于基于fpga为设备四个轮毂电机之间的独立运动与协调配合提供驱动；
4、所述目标检测与追踪子系统用于在所述四电机转矩偏差耦合控制子系统为设备提供驱动的同时，采集鸡舍图像，并基于所述fpga对所述鸡舍图像
5、可选地，所述四电机转矩偏差耦合控制子系统包括底层控制模块和顶层控制模块；
6、其中，所述底层控制模块用于基于foc控制算法对单个轮毂电机进行控制，得到单台电机的转矩反馈；
7、所述顶层控制模块用于分别计算所述单台电机的转矩反馈与其他电机的转矩反馈的差值得到转矩补偿，基于所述转矩补偿对四个轮毂电机的运动进行协同控制。
8、可选地，所述底层控制模块包括：第一处理单元、第二处理单元、第三处理单元和第四处理单元；
9、其中，所述第一处理单元用于基于化一公式的坐标变换算法将静止坐标系下的三相电流转换为旋转坐标系下的两相直流电流；
10、所述第二处理单元用于基于编码器自适应测速算法得到电机转速和电机转子位置；
11、所述第三处理单元用于三环控制模式的切换，其中所述三环控制模式包括电流环单独控制、电流环+速度环控制和电流环+速度环+位置环控制；
12、所述第四处理单元用于在硬件电路设置偏置对电流进行偏置补偿。
13、可选地，所述顶层控制模块包括：分路相对转矩反馈单元、分路分离单元和耦合单元；
14、其中，所述分路相对转矩反馈单元用于基于计数器和累加器计算单个周期内的多路数据平均值；
15、所述耦合单元用于基于pi控制算法对所述多路数据平均值和期望转矩值进行运算得到分配电流；
16、所述分路分离单元用于将所述分配电流分送至每一电机控制电机输出转矩。
17、可选地，所述目标检测与追踪子系统包括：目标检测模块和目标跟踪模块；
18、其中，所述目标检测模块用于基于改进帧差法获取运动目标的坐标信息；
19、所述目标跟踪模块用于基于camshift目标跟踪算法对运动目标实时跟踪。
20、一种基于国产fpga的四轮毂电机驱动鸡舍巡检设备，包括垂直式架构设计的巡检车；
21、所述巡检车包括：底盘、若干轮毂电机、fpga芯片、摄像头；
22、其中，所述底盘搭载四个轮毂电机；
23、所述摄像头用于采集鸡舍图像，并将所述鸡舍图像传输至所述fpga芯片；
24、所述fpga芯片用于控制所述轮毂电机为所述巡检车提供驱动，同时所述fpga芯片对所述鸡舍图像进行图像识别与检测处理。
25、可选地，所述巡检车还包括轮毂转动装置；
26、其中，所述轮毂转动装置包括：一端带有通孔的钢条、钢轴和螺栓；
27、将所述钢条没有通孔的一端与轮毂焊接；将钢条带有通孔的另一端与所述钢轴用所述螺栓固定于所述底盘。
28、可选地，所述巡检车还包括硬件集成平台和载物台；
29、所述硬件集成平台上配置有与fpga形状匹配的凹槽，所述凹槽壁的两侧分别设置一弹簧卡扣，所述弹簧卡扣和所述凹槽将所述fpga固定；
30、所述硬件集成平台的凹槽上部设置所述载物台，所述载物台与所述硬件集成平台通过焊接立柱连接。
31、可选地，所述摄像头还配置有电动升降转轴、镜头安装板；
32、其中，所述摄像头下端与所述电动升降转轴连接，所述电动升降转轴与所述硬件集成平台焊接连接，所述摄像头与所述镜头安装板通过螺栓连接；
33、所述电动升降转轴包括升降内轴和外壳。
34、本专利技术具有如下技术效果：
35、本专利技术以国产fpga为主控芯片，利用其强大的并行计算优势和可自定义拓展引脚优势同时控制设备驱动与信息采集。该专利技术基于fpga设计了一套高清实时目标检测与跟踪系统，在fpga平台上使用并行流水线设计优化方法加速图像处理算法，在对高清视频目标检测时具有较高实时性。
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1.一种基于国产FPGA的四轮毂电机驱动鸡舍巡检系统，其特征在于，包括：四电机转矩偏差耦合控制子系统和目标检测与追踪子系统；
2.根据权利要求1所述的基于国产FPGA的四轮毂电机驱动鸡舍巡检系统，其特征在于，所述四电机转矩偏差耦合控制子系统包括底层控制模块和顶层控制模块；
3.根据权利要求2所述的基于国产FPGA的四轮毂电机驱动鸡舍巡检系统，其特征在于，所述底层控制模块包括：第一处理单元、第二处理单元、第三处理单元和第四处理单元；
4.根据权利要求3所述的基于国产FPGA的四轮毂电机驱动鸡舍巡检系统，其特征在于，所述顶层控制模块包括：分路相对转矩反馈单元、分路分离单元和耦合单元；
5.根据权利要求1所述的基于国产FPGA的四轮毂电机驱动鸡舍巡检系统，其特征在于，所述目标检测与追踪子系统包括：目标检测模块和目标跟踪模块；
6.一种基于国产FPGA的四轮毂电机驱动鸡舍巡检设备，其特征在于，包括垂直式架构设计的巡检车；
7.根据权利要求6所述的国产FPGA的四轮毂电机驱动鸡舍巡检设备，其特征在于，所述巡检车还包括轮
8.根据权利要求6所述的国产FPGA的四轮毂电机驱动鸡舍巡检设备，其特征在于，所述巡检车还包括硬件集成平台(117)和载物台(217)；
9.根据权利要求8所述的国产FPGA的四轮毂电机驱动鸡舍巡检设备，其特征在于，所述摄像头(141)还配置有电动升降转轴(170)、镜头安装板(019)；
...【技术特征摘要】
1.一种基于国产fpga的四轮毂电机驱动鸡舍巡检系统，其特征在于，包括：四电机转矩偏差耦合控制子系统和目标检测与追踪子系统；
2.根据权利要求1所述的基于国产fpga的四轮毂电机驱动鸡舍巡检系统，其特征在于，所述四电机转矩偏差耦合控制子系统包括底层控制模块和顶层控制模块；
3.根据权利要求2所述的基于国产fpga的四轮毂电机驱动鸡舍巡检系统，其特征在于，所述底层控制模块包括：第一处理单元、第二处理单元、第三处理单元和第四处理单元；
4.根据权利要求3所述的基于国产fpga的四轮毂电机驱动鸡舍巡检系统，其特征在于，所述顶层控制模块包括：分路相对转矩反馈单元、分路分离单元和耦合单元；
5.根据权利要求1所述的基...
【专利技术属性】
技术研发人员：范维，熊庚帆，刘静，王巧华，张睛睛，程宇轩，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：
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