IP核技術(shù)在運動控制中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著通用運動控制技術(shù)的不斷進步和完善，運動控制器作為一個獨立的工業(yè)自動化控制類產(chǎn)品，已廣泛應(yīng)用在制造、信息、運輸、包裝、儲存、銷售、測試、航空、航天、國防等產(chǎn)品當(dāng)中。比較分析運動控制器與微電子技術(shù)的發(fā)展可以看出，微電子學(xué)的發(fā)展是運動控制技術(shù)發(fā)展的強大技術(shù)推動力。因此，將IP(Intellectual Property)核等最新的微電子技術(shù)引入到運動控制器的研究當(dāng)中具有重要的現(xiàn)實意義。 針對這種情況和相關(guān)研究項目的自身特點，本課

2、題提出了基于IP核技術(shù)的運動控制器的設(shè)計方案。該方案依照自頂向下(Top-Down)的設(shè)計思想，在推導(dǎo)出空間曲線數(shù)字積分插補算法的基礎(chǔ)上，對所設(shè)計的運動控制器IP軟核分模塊進行開發(fā)和測試，最后綜合生成符合要求的運動控制器IP軟核。設(shè)計的IP軟核可以實現(xiàn)以下功能：①空間直線、圓弧、螺旋線的插補運算功能；②三軸聯(lián)動、三軸控制任意兩軸聯(lián)動的插補控制：③最高插補運算速度可以達到5×10<'5>次/秒；④誤差小于一個插補當(dāng)量：⑤具有與微處理器的接

3、口，接口數(shù)據(jù)寬度可選擇為8位、16位、32位其中之一。本課題在IP核技術(shù)設(shè)計方法的指導(dǎo)下，在易于使用硬件描述語言實現(xiàn)、易于綜合、易于測試的原則指導(dǎo)下主要做了以下研究工作：首先，推導(dǎo)了空間直線、圓弧、螺旋線的數(shù)字積分插補算法，并采用MATLAB對算法進行了驗證；其次，對所設(shè)計的運動控制器IP軟核進行了模塊劃分，并采用Verilog HDL語言，在Quartus Ⅱ5.0平臺下對所劃分的時序信號發(fā)生器模塊、存儲模塊、算術(shù)邏輯運算模塊、基于狀

4、態(tài)機原理的控制器模塊進行了設(shè)計和開發(fā)；最后，分別針對Quartus Ⅱ5.0平臺和EPFlOK50RC240-3器件，驗證了所開發(fā)的運動控制器IP軟核的性能及功效，同時也論證了理論分析的正確性和設(shè)計方法的合理性。 本課題設(shè)計的運動控制器IP軟核，不僅可以用于傳統(tǒng)的開環(huán)運動控制系統(tǒng)的技術(shù)改造，還可以通過改變算法和接口應(yīng)用于全數(shù)字型的閉環(huán)伺服運動控制系統(tǒng)中。該設(shè)計方案與傳統(tǒng)的NC硬件插補運動控制方案相比。設(shè)計的運動控制器具有體積小