随着科学技术的发展和社会的进步,分析仪器给工农业生产和生活带来很大的便利,已经成为生产、科学研究和日常生活不可缺少的设备,分析仪器的发展也迎来了广阔的前景。随着分析仪器的发展,流程控制、实时控制和多路并行控制的需求也不断提高。简单控制中常使用模拟控制器,其优点是电路简单,运行可靠。但是对于模拟控制来说,参数调节不方便,控制效果容易受外界环境影响,控制精度低。所以在被控量多变的场合,常使用数字控制器代替模拟控制器。传统的数字控制器如MCU、DSP等,与模拟控制器相比,参数调整方便,更改控制策略灵活,控制精度高,控制结果对环境因素变化不敏感等。数字控制器代替模拟控制器,对提高控制的精确性和可靠性,有很大帮助。传统的数字控制器是以程序语句顺序执行方式实现控制功能,或者基于操作系统的多任务分时执行,功能执行方式为串行执行。传统控制器串行执行的特点,势必带来多任务控制的实时性差,软件的各种缺陷容易导致可靠性差、可移植性性差等的缺点。如果采用FPGA (Field Programmable Gaye Array)作为控制单元代替传统的数字控制器,既可以保持数字控制器参数设置灵活的特点,又能够满足控制的并行性、实时性、软件的可移植性和可靠性的等要求。而且FPGA逻辑执行速度快,抗干扰能力强,程序设计灵活方便,在工业现场应用,对提高分析仪器控制的稳定性和可靠性,具有重要价值。FPGA的快速发展,为满足分析仪器实时控制和多路并行控制需求,提供了较多的解决方案。研究及实现基于FPGA的分析仪器常用控制功能,也具有重要意义。本课题以实现基于FPGA的分析仪器常用控制功能为目标,以FPGA作为控制核心,研究并分析经典控制理论,设计并实现分析仪器中转速控制和温度控制的FPGA控制平台,进行程序编写和测试实验,验证了FPGA控制器的控制功能。本课题主要从以下几个方面进行了研究,第1章主要阐述了课题的研究背景、研究目的、意义和FPGA控制技术的研究现状。第2章介绍了经典控制理论,重点介绍了应用广泛的PID控制原理,介绍了常用的改进PID控制模型,并对PID模型进行Matlab仿真分析。第3章介绍设计的FPGA控制系统的硬件电路设计方案。重点介绍了直流无刷电机速度控制模块和热电制冷器温度控制模块,讲述了工作原理、硬件驱动方案和控制算法等,简要介绍设计的FPGA控制系统的其他模块组成。第4章主要介绍FPGA控制系统的程序设计和程序仿真分析。首先根据控制模块的需求,进行了程序概要设计；然后进行详细设计,用Verilog编程实现模块的功能；最后,进行模块Modelsim仿真分析,对模块的设计功能进行验证。第5章对控制系统的功能进行了测试,分别进行了单板、功能和性能测试,并且对测试结果进行分析。第6章对论文进行总结,总结完成的工作,并对研究中的不足提出展望。在课题中,通过对基于FPGA的分析仪器控制系统的设计,熟悉了分析仪器常用的控制功能和控制理论,设计了基于FPGA的分析仪器控制功能硬件驱动平台,提出了基于FPGA的控制方法,搭建了控制系统软件框架,进行了基于Verilog语言的程序设计,将设计的控制软件下载到FPGA硬件控制平台,对控制功能进行了验证。通过前面一系列的工作,充分验证了课题“分析仪器常用控制功能的FPGA实现”的必要性和可行性,对分析仪器的发展和控制性能的不断提高,具有重要的推动作用。