基于SOPC的最小偏差運(yùn)動(dòng)控制器的研究.pdf

1、運(yùn)動(dòng)控制就是利用某種技術(shù),使機(jī)械設(shè)備按照一定的方式來完成某種指定軌跡的運(yùn)動(dòng),而運(yùn)動(dòng)控制器就是對(duì)設(shè)備發(fā)出指令的器件。一般來說,運(yùn)動(dòng)控制器主要發(fā)出電機(jī)的控制信號(hào),使電機(jī)按照預(yù)設(shè)的方式運(yùn)轉(zhuǎn)。早期的運(yùn)動(dòng)控制器采用模擬控制,如普通的機(jī)械式機(jī)床,這類控制器的精度低、速度慢、不可編程；現(xiàn)在的運(yùn)動(dòng)控制器已全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,彌補(bǔ)了模擬運(yùn)動(dòng)控制器的不足。本文所設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)控制器采用SOPC(可編程片上系統(tǒng))技術(shù),在一片F(xiàn)PGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)芯片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)

2、完全的硬件系統(tǒng),并且可以任意改寫其芯片內(nèi)部硬件邏輯,具有硬件可編程性。
　　 首先,選擇合適的插補(bǔ)算法,使運(yùn)動(dòng)控制器能夠輸出直線插補(bǔ)信號(hào)和圓弧插補(bǔ)信號(hào),利用這兩種插補(bǔ)算法的組合可完成任意軌跡的繪制,目前運(yùn)動(dòng)控制器插補(bǔ)算法的實(shí)現(xiàn)主要有逐點(diǎn)比較法、數(shù)字積分法和最小偏差法,本文選用最小偏差法來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制器,并對(duì)最小偏差算法進(jìn)行了改進(jìn),具有精度高、能實(shí)現(xiàn)直線、圓弧插補(bǔ)的優(yōu)點(diǎn)。
　　 其次,用硬件來實(shí)現(xiàn)最小偏差算法,在FPGA芯

3、片上形成一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制器的IP核,并將實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)控制器IP核與Xilinx系列FPGA內(nèi)嵌的PowerPC405處理器及其它外設(shè)相連接,并移植Linux操作系統(tǒng)和編寫應(yīng)用層控制程序,使之成為一個(gè)SOPC系統(tǒng),兼具硬件及軟件可編程性。
　　 最后,待IP核各子模塊設(shè)計(jì)完畢后,分析其各子模塊的硬件邏輯,得出驅(qū)動(dòng)方程、狀態(tài)方程或真值表,來驗(yàn)證硬件邏輯的正確性；待IP核設(shè)計(jì)完畢后,利用ModelSim仿真軟件對(duì)IP核輸出的步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)