基于SOPC的最小偏差運動控制器的研究.pdf

1、運動控制就是利用某種技術,使機械設備按照一定的方式來完成某種指定軌跡的運動,而運動控制器就是對設備發(fā)出指令的器件。一般來說,運動控制器主要發(fā)出電機的控制信號,使電機按照預設的方式運轉。早期的運動控制器采用模擬控制,如普通的機械式機床,這類控制器的精度低、速度慢、不可編程；現(xiàn)在的運動控制器已全面實現(xiàn)數(shù)字化,彌補了模擬運動控制器的不足。本文所設計的運動控制器采用SOPC(可編程片上系統(tǒng))技術,在一片F(xiàn)PGA(現(xiàn)場可編程門陣列)芯片上實現(xiàn)一個

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

3、片上形成一個運動控制器的IP核,并將實現(xiàn)的運動控制器IP核與Xilinx系列FPGA內嵌的PowerPC405處理器及其它外設相連接,并移植Linux操作系統(tǒng)和編寫應用層控制程序,使之成為一個SOPC系統(tǒng),兼具硬件及軟件可編程性。
　　 最后,待IP核各子模塊設計完畢后,分析其各子模塊的硬件邏輯,得出驅動方程、狀態(tài)方程或真值表,來驗證硬件邏輯的正確性；待IP核設計完畢后,利用ModelSim仿真軟件對IP核輸出的步進電機控制信號