基于FPGA的四軸運動控制器研究.pdf

1、運動控制技術是一門綜合性、多學科交叉的技術,是推動新的產業(yè)革命的關鍵技術。在現代工業(yè)自動化技術中,運動控制技術有著最廣泛的用途,并承擔著最復雜的任務。隨著運動控制產品的市場需求不斷增長,運動控制技術得到極速發(fā)展,產品種類和應用范圍也在不斷擴大。近年來電子信息等高科技技術的發(fā)展,為運動控制提供了更大的發(fā)展空間和更廣闊的市場。
　　 本文首先從課題背景出發(fā),研究了數控系統和運動控制器的發(fā)展現狀,分析了當前運動控制的關鍵技術以及發(fā)展趨

2、勢,通過對運動控制技術的深入研究并結合實際系統的需求和性能指標要求,提出了以FPGA為核心處理器的運動控制系統,設計一款功能較強、柔性的四軸運動控制器,完成了系統硬件電路設計、硬件模塊實現和調試等。本課題的主要研究內容有以下幾個方面:
　　 1、根據運動控制器的功能需求和性能指標,提出并設計合理的硬件結構體系,采用MCU+FPGA的總體設計方案并給出了FPGA運動控制芯片內部的詳細設計。FPGA作為主處理器,集成了運動控制器的主

3、要算法,包括插補算法,加減速算法以及電機時序控制算法等,上位機選MCU作為從處理器,主要做一些任務調度以及狀態(tài)監(jiān)控等功能。
　　 2、本文整個系統主要從兩個方面來設計,一是核心處理器FPGA運動控制芯片的設計,另一個是以該運動控制芯片核心的最小系統的設計和上位機的接口設計。經過分析最終確定FPGA芯片選用ALTERA公司的EP1C6Q240C8N芯片,上位機的USB接口芯片為Cypress公司的CY7C68013-128AXC。

4、
　　 3、分析了當前運動控制器常用的插補算法和加減速控制算法,并簡要的闡述了它們的原理,然后比較其優(yōu)缺點和適用范圍,最后選用DDA數字積分法來實現主要的插補算法,用VHDL硬件描述語言來設計實現梯形和指數曲線加減速算法。在分析指數曲線加減速的缺點后,提出了減速段采用逆指數減速的方法,并進行了設計與實現。
　　 4、對FPGA內部的其他功能模塊的工作原理進行了詳細的闡述,并對各功能模塊的內部邏輯結構進行了詳細的設計,這些