發(fā)布時(shí)間：2017-07-03 23:24

  本文關(guān)鍵詞：基于DSP和FPGA的運(yùn)動(dòng)控制器的研究

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【摘要】：數(shù)控系統(tǒng)(CNC),作為數(shù)控機(jī)床的核心部件,成為機(jī)械電子、自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)等學(xué)科領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。隨著數(shù)控系統(tǒng)的高速、高精度的發(fā)展趨勢(shì)以及開放化、小型化的特點(diǎn),以數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)為核心的數(shù)控系統(tǒng)正成為當(dāng)前數(shù)控系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。一方面,以DSP作為數(shù)控系統(tǒng)的核心處理器,能夠發(fā)揮其高速運(yùn)算和編程靈活的特長(zhǎng),便于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制算法,提高系統(tǒng)的控制性能;另一方面,采用FPGA將大量的邏輯控制功能和外圍接口電路集成在其中,可有效減小系統(tǒng)體積,提高數(shù)控系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性 本文在對(duì)不同硬件平臺(tái)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行比較研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)開發(fā)了一款以DSP和FPGA為主控單元的五軸運(yùn)動(dòng)控制器硬件平臺(tái),并實(shí)現(xiàn)了部分軟件功能。 首先,在對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器的需求進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上規(guī)劃設(shè)計(jì)了其硬件方案,采用DSP+FPGA為組合的結(jié)構(gòu)方案,對(duì)DSP和FPGA最小系統(tǒng)電路、數(shù)字脈沖輸出電路、編碼器信號(hào)采集電路、上下位機(jī)接口電路等電路設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了詳細(xì)討論,完成了系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)制作。 其次,為提高數(shù)控系統(tǒng)的硬件集成度和可靠性,通過對(duì)FPGA的編程設(shè)計(jì),在FPGA中實(shí)現(xiàn)了脈沖發(fā)生器、編碼器信號(hào)處理、串口通信、地址信號(hào)線譯碼等功能模塊。最后,基于上述硬件平臺(tái),采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法和C語言編程完成了數(shù)控系統(tǒng)的部分軟件設(shè)計(jì),包括基于梯形曲線加減速的直線插補(bǔ)以及圓弧插補(bǔ),并完成系統(tǒng)主要功能的硬軟件聯(lián)調(diào)。
【關(guān)鍵詞】：運(yùn)動(dòng)控制器 DSP FPGA 插補(bǔ)
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TG659
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 研究意義10-11
• 1.2 運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本課題的研究任務(wù)12-14
• 第二章 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)介14-27
• 2.1 數(shù)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)概述14-16
• 2.1.1 數(shù)控系統(tǒng)的功能描述14-16
• 2.1.2 數(shù)控系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)問題16
• 2.2 數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制中的插補(bǔ)技術(shù)16-21
• 2.2.1 插補(bǔ)方法的種類17-18
• 2.2.2 數(shù)據(jù)采樣法的直線插補(bǔ)18-19
• 2.2.3 數(shù)據(jù)采樣法的圓弧插補(bǔ)19-21
• 2.3 數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制中的速度控制技術(shù)21-26
• 2.3.1 進(jìn)給速度控制22
• 2.3.2 加減速控制22-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 運(yùn)動(dòng)控制器總體方案設(shè)計(jì)27-31
• 3.1 運(yùn)動(dòng)控制器功能描述27
• 3.2 可供選擇的運(yùn)動(dòng)控制器總體方案比較27-28
• 3.3 DSP 與FPGA 的具體設(shè)計(jì)方案28-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)31-40
• 4.1 DSP 硬件電路設(shè)計(jì)31-35
• 4.1.1 電源電路31-33
• 4.1.2 復(fù)位和電源監(jiān)控電路33
• 4.1.3 SDRAM 電路33-34
• 4.1.4 FLASH 電路34-35
• 4.2 FPGA 硬件電路設(shè)計(jì)35-36
• 4.2.1 FPGA 電源模塊設(shè)計(jì)35
• 4.2.2 FPGA 配置模塊設(shè)計(jì)35-36
• 4.3 FPGA 與DSP 連接36
• 4.4 數(shù)字脈沖輸出電路設(shè)計(jì)36-37
• 4.5 編碼器接口電路設(shè)計(jì)37
• 4.6 開關(guān)量輸入/輸出接口電路設(shè)計(jì)37-38
• 4.7 PCB 設(shè)計(jì)要點(diǎn)38-39
• 4.8 本章小結(jié)39-40
• 第五章 FPGA 內(nèi)模塊設(shè)計(jì)40-45
• 5.1 脈沖發(fā)生器模塊設(shè)計(jì)40-41
• 5.2 FPGA 內(nèi)編碼器模塊設(shè)計(jì)41-42
• 5.3 UART 通信模塊設(shè)計(jì)42-43
• 5.4 地址信號(hào)線譯碼模塊43-44
• 5.5 本章小結(jié)44-45
• 第六章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)45-53
• 6.1 軟件開發(fā)環(huán)境介紹45-46
• 6.2 軟件總體功能概述46-47
• 6.3 基于梯形曲線加減速的三軸直線插補(bǔ)47-49
• 6.4 圓弧插補(bǔ)49-52
• 6.5 本章小結(jié)52-53
• 第七章 系統(tǒng)裝配與調(diào)試53-61
• 7.1 硬件電路的裝配與調(diào)試53-54
• 7.2 系統(tǒng)軟件調(diào)試54-60
• 7.2.1 脈沖發(fā)生器輸出和編碼器反饋脈沖實(shí)驗(yàn)56-58
• 7.2.2 基于梯形曲線加減速的直線插補(bǔ)實(shí)驗(yàn)58-60
• 7.3 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論與展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-65
• 附錄65-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果68-69
• 致謝69-70
• 答辯委員會(huì)對(duì)論文的評(píng)定意見70

【引證文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 趙從富;大功率LED Molding機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

2 雷斌;基于SERCOS總線的光纖通訊在數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究[D];華南理工大學(xué);2012年

3 杜春園;車載穩(wěn)定跟蹤控制器硬件設(shè)計(jì)[D];南京理工大學(xué);2013年

4 賈利東;基于CAN總線的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)[D];江西理工大學(xué);2012年

5 蔣明柯;數(shù)控系統(tǒng)中基于DSP和FPGA的運(yùn)動(dòng)控制器研究[D];華南理工大學(xué);2013年

6 張耀驄;基于FPGA的大功率LED全自動(dòng)成型機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究[D];華南理工大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：515603