基于FPGA的可編程運動控制器的設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著運動控制技術的發(fā)展，采用傳統(tǒng)電機控制的模擬實現(xiàn)方式逐漸轉向采用微控制器的數(shù)字實現(xiàn)方式，這使得諸如ARM、DSP、FPGA等微處理器在數(shù)控系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。本文通過深入研究現(xiàn)代開放式數(shù)控系統(tǒng)中的運動控制模式，結合當前市場主流的應用需求，提出了一種基于FPGA的硬件可重構的運動控制方式，并且摒棄傳統(tǒng)運動控制系統(tǒng)中所采用的ISA、PCI、USB等通信方式，利用網絡協(xié)議設計了一款全新的運動控制器。全文的研究內容涉及以下幾方面：

2、　　1）介紹了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，結合當前國內外運動控制器的研究現(xiàn)狀，指出了在多應用、多環(huán)境的數(shù)控加工背景下，傳統(tǒng)的運動控制器由于硬件的固化和通信方式的局限，已無法滿足這種應用需求。
　　2）制定了運動控制系統(tǒng)的設計方案，依據(jù)模塊的實現(xiàn)功能，分別分析了方案中軌跡插補、網絡協(xié)議、報文結構和電機控制的原理，并給出了插補算法在上位機上的具體實現(xiàn)和基于UDP/IP網絡協(xié)議的高效穩(wěn)定傳輸模式。
　　3）搭建了運動控制器的硬件電路，分析了各

3、部分模塊的電路實現(xiàn)，給出了對應模塊的原理圖設計，并針對給模塊電路的信號特點分析了PCB設計過程的依據(jù)。
　　4）設計了FPGA內部的邏輯功能電路，包括UDP/IP協(xié)議的穩(wěn)定傳輸實現(xiàn)，網絡報文信息的處理，按鍵信號、手輪信號的讀取，DAC模塊、PWM模塊的輸出以及電機的運動方向檢測和脈沖輸出控制。
　　最后，整合運動控制系統(tǒng)的硬件平臺和FPGA代碼，利用課題組自主研發(fā)的CNC2000數(shù)控軟件進行了聯(lián)合測試，將實際的測試結果和數(shù)據(jù)