引言
電渦流緩速器的工作原理基於電磁感應理論。作為一種輔助製動裝置，其減少了主製動裝置的機械摩擦，既提高了壽命，又提高了車輛行駛的安全性、經濟性和舒適性，越來越受到汽車製造廠家的青睞。但是，由於汽車領域對實時性要求較高，且模糊控製算法涉及到頻繁的多字節數據的乘除運算，而FPGA在實現算法方麵具有巨大的優勢，因此本文將基於FPGA進行設計。另外，本文結合基於FPGA的32位精簡指令軟核Nios編程，能很好地解決實時性與控製靈活性之間的矛盾。
節能型電渦流緩速器
目前大部分電渦流緩速器利用蓄電池或自帶發電機來產生勵磁電流，這兩種方法在緩速時都不能最優化地將車輛所具有的動能轉化為刹車能量。
本係統根據電渦流緩速器製動力矩的大小對自發電機和蓄電池進行調度，電渦流緩速器製動力矩公式如下：
這裏，lg為氣隙間距; d 為鐵心直徑;R1為勵磁線圈中心點的半徑;Np為磁極對數; N為勵磁線圈繞組匝數;I為勵磁線圈繞組電流;r為轉子盤電阻率;mr為轉子盤相對磁導率;w為轉子角速度。
當車速較大時，自發電機在一定電壓下的輸出電流大於I，將一部分電能用於製動，剩下的電能儲存到蓄電池;當車速較慢時，自發電機在一定電壓下的輸出電流小於I，則從蓄電池輸出電流到繞組線圈產生勵磁電流，從而最大限度地利用能源。
基於FPGA的電渦流緩速器控製係統
為了提升係統可靠性和靈活性，本控製器根據功能需求進行模塊化設計，主要包括ADC0809控製、NIOS處理器、模糊控製器、電源控製、PWM、LCD顯示等模塊，係統結構如圖1所示。 
圖1 電渦流緩速器控製係統結構
係統首先由ADC0809控製模塊控製ADC進行各種信號，如溫度、電壓等信號的采集，然後通過Avalon總線把數據傳輸到模糊控製器、電源控製等模塊。電源控製模塊根據車速會對蓄電池和自發電機進行能量調度，實現最大限度的節能;模糊控製器模塊根據恒速、恒流等控製策略，計算出用於控製PWM占空比的參數，實現勵磁電流的調節。
ADC0809控製模塊
信號采集是係統實現閉環控製的重要環節，它的好壞關係到整個係統的性能。采用FPGA控製ADC的方式能有效降低外界幹擾對采樣造成的影響，提高可靠性。另外，利用FPGA狀態機產生的時序控製ADC時，控製周期短、速度快，能提高整個係統的實時性。
使用狀態機控製ADC0809芯片采樣，包括時序控製和數據的讀取。首先，狀態機輸出兩路信號先後控製引腳ale和start，一旦start有效，狀態信號EOC即變為低電平，表示進入轉換狀態，狀態機通過不斷檢測ADC0809引腳EOC的電平來判斷轉換是否結束。若EOC為高電平表示轉換結束，狀態機輸出信號使引腳OE由低電平變為高電平，最後讀取轉換好的數據，主要Verilog代碼如下。
always @ ( EOC ,state )
begin case ( state )
st0 :begin ale <= #1 1'b0; start <= #1 1'b0; OE <= #1 1'b0; state <=#1 st1; end
st1 :begin ale <= #1 1'b1; start <= #1 1'b0; OE <= #1 1'b0; state <=#1 st2; end
st2 :begin ale <= #1 1'b0; start <= #1 1'b1; OE <= #1 1'b0; state <=#1 st3; end
st3 :begin ale <= #1 1'b0; start <= #1 1'b0; OE <= #1 1'b0;
state<=(EOC==1'b1)? #1 st3:st4; end
st4 :begin ale <= #1 1'b0; start <= #1 1'b0; OE <= #1 1'b0;
state<=(EOC==1'b0)? #1 st4:st5; end
st5 :begin ale <= #1 1'b0; start <= #1 1'b0; OE <= #1 1'b1; state <=#1 st6; end
st6 :begin ale <= #1 1'b0; start <= #1 1'b0; OE <= #1
1'b1; state <=#1 st0; end
default : begin ale <= #1 1'b0; start <= #1 1'b0; OE <= #1 1'b0; state <=#1 st0; end
endcase end
模糊控製器模塊
電渦流緩速器是一個非線性係統、強耦合、模型較複雜的對象。由於常規PID控製不具備在線調整參數的功能，所以不適於勵磁電流與車速呈非線性關係的係統控製。而模糊理論具有很強的非線性建模能力，能完成複雜係統的非線性映射功能，將模糊推理機製引入到測控係統中，實現對電渦流緩速器的最佳控製，以滿足實際的行車情況，控製器原理圖如圖2所示。 
圖2 模糊控製器原理圖
從原理圖可以看出，本模糊控製器采用了二維模糊調節的方式，以改善係統的動態性能，即模糊控製器的輸入為給定值與測量值偏差e和偏差變化率
