海洋工程中運(yùn)動(dòng)控制卡的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前市場(chǎng)上各個(gè)廠商均提供由伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器組成的高性能伺服系統(tǒng)。為了方便用戶使用，加強(qiáng)本公司產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，各個(gè)廠商還針對(duì)其產(chǎn)品的特性開(kāi)發(fā)了與之對(duì)應(yīng)的控制器，但是這樣會(huì)增加用戶開(kāi)發(fā)的成本。大多數(shù)情況下，國(guó)內(nèi)的開(kāi)發(fā)都使用伺服系統(tǒng)的位置控制方式。針對(duì)這種情況，開(kāi)發(fā)一款用于位置控制的控制器能使用戶擺脫伺服系統(tǒng)生產(chǎn)商在控制器上的限制，同時(shí)還能使開(kāi)發(fā)人員在伺服系統(tǒng)方面有更廣泛的選擇。 本課題以

2、大連理工大學(xué)海岸和近海工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的造波機(jī)研發(fā)為應(yīng)用背景，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一款以PCI總線和FPGA為基礎(chǔ)，主要用于造波機(jī)研制領(lǐng)域的四軸運(yùn)動(dòng)控制卡。本文首先對(duì)控制卡的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了規(guī)劃，給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架。接著根據(jù)設(shè)計(jì)方案，對(duì)需要的主要器件進(jìn)行了選型，設(shè)計(jì)了硬件電路?；谝言O(shè)計(jì)好的硬件，使用VerilogHDL語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)四個(gè)通道驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)的產(chǎn)生，對(duì)規(guī)劃的異常信號(hào)進(jìn)行處理。同時(shí)還對(duì)伺服系統(tǒng)中可能會(huì)使用的反饋信號(hào)進(jìn)行了一定的處理，以供某

3、些應(yīng)用場(chǎng)合參考使用。本文還完成了Windows操作系統(tǒng)下PCI總線驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)，在驅(qū)動(dòng)程序中實(shí)現(xiàn)了PCI總線對(duì)FPGA中寄存器的讀寫(xiě)操作和PCI總線上的中斷控制。最后針對(duì)驅(qū)動(dòng)程序制作了一些包含基本功能的函數(shù)庫(kù)，提供了S曲線加減速算法和圓弧插值算法，以方便控制卡的使用。整個(gè)設(shè)計(jì)方案中，F(xiàn)PGA和PCI總線高傳輸速率的特點(diǎn)滿足了高速和高分辨率控制的需要。 通過(guò)使用SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀對(duì)FPGA內(nèi)程序的運(yùn)行進(jìn)行測(cè)試，