随着导引头技术的发展,要求导引头电机控制器体积更小、运算性能更强、接口更加灵活。尽管人们尝试在硬件电路中集成多个CPU的方案来满足要求,但这提高了系统的复杂度,并且该方案进一步提升的空间小。高集成度的So C芯片Zynq支持同时控制多路电机、芯片运算能力强,为导引头电机控制器设计提供了新思路。因此,需要深入研究基于Zynq的导引头电机控制系统,设计相应的软硬件。基于矢量控制原理,建立了永磁同步电机电压-电流、速度-转矩的开环控制模型。以PI控制器为基础建立电流环和速度环的闭环控制模型,研究了基于粒子群优化的PI参数自整定算法,提出自整定评价函数,并通过simulink仿真验证了算法的可行性。在Lab VIEW开发平台上搭建了控制系统,软件部分分成上位机、ARM、FPGA三个部分。上位机端实现数据监测和用户交互,ARM端实现通信接口和粒子群优化算法,FPGA端实现CORDIC、SVPWM、PI等算法模块。分别采用AXI4总线协议和Network Streams通信协议作为ARM-FPGA和ARM-上位机通信媒介。搭建控制系统硬件电路,选用NI公司myRIO-1900开发板作为控制板,自研电机功率驱动板和传感器电路板。深入研究功率驱动板主电路的自举原理和密勒效应,并提出主电路的优化方案。测试系统的软硬件,发现电机功率驱动板上桥的导通时间快,而下桥受米勒效应的影响较大导通较慢;电机电流环和速度环的响应速度提升较大,控制精度提升较小;在超调权重取合理数值时,经粒子群优化算法自整定的PI控制器能取得较好的控制效果。