随着现代工业控制技术的不断完善和发展,对伺服电机的速度、精度和响应速度的要求越来越高。现代电机生产制造技术飞速发展,电机反馈装置由旋转变压器到旋转编码器,反馈精度逐步提高,反馈信号处理趋于高速化、数字化,伺服控制系统进入新的发展阶段。而电流环、速度环和位置环,共同构成了完整的伺服控制系统,其中速度伺服系统设计的关键在于速度环的设计,速度环的参数设计直接决定了系统速度方面的动态特性。经典的PID控制具有理论明确,控制方式简单,应用范围广泛等一系列优点,但在控制量或者负载发生突变时,系统会产生很大的超调量和波动,本文为了解决这些问题,引入积分分离PID控制和基于速度环的前馈控制方法,通过Matlab仿真验证,该模型具有更快的响应速度。本文选用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Arrays)作为整个控制系统的硬件处理核心,利用FPGA完成所有数据处理及实现相关控制算法的功能。强大的数据并行处理能力和超高的硬件集成度,是FPGA相较于DSP拥有更优异的性能,并且FPGA适应性高、开发周期短,并且能够使用原理图设计方式,使设计更加直观,缩短了调试流程,提高了软件设计的工作效率。本文同时使用单圈式绝对编码器作为电机转速反馈元件,其具有测量精度高,数字化输出的优点。本文首先介绍了伺服控制系统的基本构成,并对目前伺服系统的发展现状进行分析,随后给出了电机控制的数学模型和具体控制方式。搭建了Matlab仿真模型,设计了以CycloneⅢ系列FPGA为控制核心的伺服控制系统硬件电路,完成调试。并且在QuartusII软件中使用原理图文件设计,通过调用IP核简化设计流程,并编写及修改了编码器读取和速度计算等相关算法程序。最后,对设计的实验平台进行实验和调试,实现了硬件电路的相关功能,并对伺服控制系统进行双闭环控制,通过实验数据表明,该伺服控制系统具有良好的动态特性。