恒转矩负载是工业生产中三大负载类型之一,常见于传送带、起重机、电梯、挤压机等机械设备,被广泛应用于各个行业。它的机械特性表现为：负载的转矩保持恒定不变,而转速与功率成正比。这类负载通常对系统的控制精度要求较高,设计合适的控制系统具有较大的现实意义。本文利用磁粉制动器模拟工业现场中的恒转矩负载,采用直流电机驱动,设计最小拍控制器。基本的控制策略是：当负载不变时,系统实现一定范围内的平滑调速；当负载在一定范围内发生扰动时,保持系统输出转速跟随给定保持不变。为了达到控制目的,本文设计最小拍控制器。首先建立系统模型,采用辨识的方法。利用系统的阶跃响应,采用最小二乘法进行曲线拟合。但对于快速响应的系统,最小二乘法存在一定的系统误差,影响控制效果。本文进一步提出PSO模型辨识的优化策略,利用独立重复实验测定多组数据,得到系统的优化模型。经比较,优化模型的准确度更高,模型的阶跃响应曲线更接近实际曲线。本文的另一项工作是搭建系统的实验平台,主要包括三个方面的内容：硬件电路设计、上位机界面和USB接口设计、FPGA内部HDL程序设计。硬件电路主要包括供电电路、FPGA配置电路、ADC和DAC电路几个部分,同时设计USB接口和上位机界面。FPGA内部程序采用VHDL编程,主要包括SPI模块、时钟管理模块、数据采集模块、DA时序控制模块。控制器设计方面,利用Altera公司开发的内嵌在Matlab/Simulink中的DSP Builder工具箱搭建系统控制模型。待仿真通过后,转换成FPGA内部VHDL程序模块,添加到工程。最后将仿真编译好的程序下载到FPGA芯片,完成系统的开发。经仿真验证,控制系统满足设计要求,取得了令人满意的控制效果。