一种单芯片多轴运动控制器设计.pdf

嘲n0ndReseach设计与研究 一 种单芯片多轴运动控制器设计 冯兆冰 李作庆 白彦庆 商怀昊 吴 超 (大连光洋科技工程有限公司，辽宁 大连 116600) 摘 要：设计 了一种以现场可编程 门阵列(FPGA)为核心模块的多轴运动控制器。该运动控制器具有开放 式、可重构及模块化的特点。并且能够方便地运用到各种应用场合。 关键词 ：矢量控制 现场可编程门阵列 中图分类号：TM571 文献标识码：B A kindofsinglechipmulti-axismotioncontroller FENG Zhaobing，LIZuoqing，BAIYanqing。SHANGHuaihao，WU Chao (DalianGuangyangScience＆TechnologyEngineeringCo．，Ltd．，Dalian116600，CHN) Abstract：Thispaperdesignsakindofmulti-axismotioncontroller，fieldprogrammablegatearray(FPGA)as thecoremodule．Themotioncontrollerhasopen，reconfigurableandmodularfeatures，andcanbeeasi— lyappliedtovariousapplications． Keywords：VectorControl；FPGA 在工业 自动化控制领域 中，一个运动控制系统往 目前数控机床上的多轴运动控制系统属于集 中式 往要能够完成直线、平面、立体或旋转等多维空间轨迹 控制，其控制过程可以简要描述为：CNC根据预期轨 运动的控制，如数控机床、机器人等的多轴运动控制。 迹和测量部件的反馈值对合成运动的各坐标分量集中 如果用多维坐标系来表示这些复杂的运动轨迹，就可 进行控制计算，计算得到的控制指令以模拟量、数字脉 以将其分解为一系列的坐标分量。每个分量在对应伺 冲或数字总线通讯等方式传输给各坐标分量对应的单 服电动机的带动下沿着各 自的坐标轴方向运动，就构 轴伺服驱动器，各单轴伺服驱动器根据接收到的指令 成了多轴运动控制系统。 控制相应 电动机完成运动，各坐标分量的运动合成到 之间的同步。同时还可得出结论：对 ．，取不同的值，通 [2]李忠，张波，毛宗源 ，等．永磁 同步电动机系统的纳入轨道和强迫迁 过极点配置法，可 以得到多种增益矩阵 ，即可设计多 徒控制 [J]．控制理论与应用 ，2002，l1(1)：53—56． [3]李俊，陈基和，邹国棠．永磁直流电机的混沌反馈控制 [J]．中国电机 种状态控制器，而且可以看到系统的动态响应特性完 工程学报 ，2006，26(8)：77—81． 全符合期望的综合指标要求。这说明基于状态观测器 [4]张兴华，王德明．无刷直流电机混沌系统状态反馈控制仿真研究 的同步法非常灵活，方便，具有很多优点。 [J1．微 电机 ，2009．42(11)，82—85． [5]张波，李忠，毛宗源，等．一类永磁同步电动机混沌模型与崔夫分叉 4 结语 [J]．国电机工程学报 ，2001，21(9)：l3—17． 本文基于状态观测器的