论文题目: 基于DSP高速高精运动控制器研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 通信与信息系统
作者: 朱显新
导师: 黄涛
关键词: 运动控制,样条插值,控制
文献来源: 武汉理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 高速高精运动控制器在高端数控技术中占有举足轻重的地位,随着微电子技术、伺服控制理论等相关数控技术的飞速发展,目前运动控制器已经从以单片机为核心的运动控制器和以专用芯片(ASIC)为核心的运动控制器,发展到了基于PC总线的以DSP和FPGA混合结构为核心的开放式运动控制器。运动控制技术也由面向传统数控加工行业、专用运动控制技术而发展为具有开放结构、能结合具体应用要求而快速重组的先进运动控制技术。 本文详细介绍了通过采用TMS320C32浮点DSP和现场可编程门阵列(Altera的FLEX 10K10)的混合结构构成的高速高精运动控制器。首先阐述DSP+FPGA结构实现高速高精运动控制器的必要性和可行性,然后从功能模块化的角度分别介绍DSP的性能、最小系统的配置及DSP如何实现B样条插值和PID控制;分析FPGA的特点、原理与结构、程序下载到芯片的配置及FPGA在运动控制器中的主要功能,即通过光栅尺计数来反馈电机的实际运动位置和系统的地址译码、片选功能;最后描述了两个重要算法:B样条插值算法和PID控制算法的原理及MATLAB仿真。该系统经过实际验证,取得了比较好的控制效果。 高速、高精始终是运动控制技术追求的目标。充分利用DSP高效的数值运算能力,进行复杂的运动规划、高速实时多轴插补、误差补偿和更为复杂的运动学、动力学计算,使得运动控制精度更高、速度更快、运动更平稳;而可编程逻辑器件具有高度灵活的可配置性、并行处理的高速性;充分利用DSP和FPGA技术,使系统的结构更加开放,根据用户的应用要求进行定制化重组,设计出个性化的运动控制器将成为市场应用的方向。
论文目录:
第1章 绪论
1．1 课题来源及意义
1．2 运动控制器的发展历史和研究现状
1．3 本论文的主要研究内容
第2章 高速高精运动控制器关键技术分析
2．1 数控技术
2．2 软件数字伺服驱动技术
2．3 高速实时总线技术
2．3．1 ISA总线分析
2．3．2 PCI总线分析
2．3．3 VME总线分析
2．4 数字信号处理器技术
2．5 伺服控制技术
2．5．1 B样条原理
2．5．2 PID控制原理
第3章 高速高精运动控制器系统设计
3．1 DSP与FPGA性能比较
3．2 DSP+FPGA混合结构运动控制器
3．3 运动控制器的系统设计
第4章 DSP在高速高精运动控制器中的设计
4．1 DSP的基本结构及其特点
4．1．1 哈佛结构
4．1．2 零开销循环
4．2 DSP最小系统的构成
4．2．1 电源反向保护电路
4．2．2 看门狗电路
4．2．3 MPSD下载电路
4．3 DSP通过FLASH的自引导方式
4．3．1 FALSH部分的系统描述
4．3．2 FLASH的编程实现
4．4 DSP在运动控制中器所承担的任务
4．4．1 DSP的B样条内插补功能
4．4．2 DSP的PID调整
4．4．3 DSP从FPGA获取参数功能
4．4．4 ISA信息管理功能
4．4．5 运动控制器的四通道输出
第5章 FPGA在高速高精运动控制器中的设计
5．1 FPGA简介
5．2 查找表(Look-Up-Table)的原理与结构
5．3 硬件描述语言VerilogHDL
5．4 FPGA在运动控制器中所承担的任务
5．5 FPGA设计应注意的问题
第6章 总结
参考文献
致谢
附录 研究生在读期间发表的论文
发布时间: 2005-07-11
参考文献
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- [4].基于DSP的开放式数控系统运动控制器的研究与设计[D]. 江龙飞.华南理工大学2012
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