驅(qū)控一體化多軸運動控制器的研究.pdf

1、運動控制及伺服驅(qū)動系統(tǒng)廣泛應用于現(xiàn)代機械制造業(yè)的各個領域，是工業(yè)自動化的核心，其技術的發(fā)展對國民經(jīng)濟具有重要意義。目前工業(yè)機器人、數(shù)控機床等多軸運動系統(tǒng)大多仍采用一個運動控制器加多個伺服驅(qū)動器的分布式控制方式，在實際應用中存在系統(tǒng)硬件冗余度高、信號傳輸易受干擾、及價格昂貴等問題，有必要進一步簡化控制驅(qū)動系統(tǒng)結構。
　　本文以驅(qū)控一體化多軸運動控制器的開發(fā)為目標，對相關硬件結構的設計、電機矢量控制以及相關IP核在FPGA中的實現(xiàn)和電

2、機控制程序的開發(fā)進行了研究。
　　本文首先提出了一種支持以太網(wǎng)通訊并能夠同時控制和驅(qū)動多個永磁同步電機的硬件設計方案，該方案采用具有硬件TCP/IP協(xié)議棧功能的芯片進行以太網(wǎng)互聯(lián)，使用DSP進行數(shù)據(jù)收發(fā)和位置環(huán)計算等，通過FPGA實現(xiàn)電流和位置反饋的采集以及電機控制等，功率部分以智能功率模塊IPM為核心實現(xiàn)三相逆變功能。
　　論述了本課題中在FPGA上實現(xiàn)矢量控制算法的必要性，并永磁同步電機的數(shù)學模型進行了分析，介紹了電機控

3、制及SVPWM算法。以此為基礎在Matlab/DSP Builder環(huán)境下搭建了矢量控制模塊。
　　針對絕對值光電編碼器通訊和電流采樣ADC的SPI通訊編寫了相應的通訊接口模塊，并對 PWM波形發(fā)生原理進行了分析，編寫了相應的IP核，并在ModelSim下進行了仿真驗證。
　　最終將相關IP和Nios II在FPGA中集成為SoPC系統(tǒng)，編寫了多個永磁同步電機的控制程序和中斷程序，并針對嵌入式系統(tǒng)對程序進行了優(yōu)化。搭建了相關