基于NiosⅡ和FPGA的数字运动控制系统研制

目前国内较先进的数字运动控制系统采用MCU+CPLD的结构,存在电路复杂、成本高及高速运动控制时无法满足精度要求的缺点.在FPGA内部开发以NiosⅡ为核心的数字运动控制系统,采用软件实现速度控制及粗插补算法,利用硬件实现PCI控制器、I/O处理及精插补算法,软硬件协同完成高精度、高速运动控制,该系统体积小、实时性强,在高速加工时,能够稳定实现较高精度要求.     

基于DSC和FPGA的运动控制卡设计

针对四轴运动控制卡进行研究,设计了一种基于数字信号控制器DSC和FPGA双核架构的四轴数字量和模拟量运动控制卡;开发了数字脉冲输出模块、模拟量模块、标志位模块、编码器接收模块及接口电路等硬件;基于开发的硬件系统,实现了运动控制粗精两级插补算法,粗插补采用数据采样算法,精插补采用数字积分法,完成了控制卡软硬件调试。实验结果表明:控制卡实现了步进电机和伺服电机的多轴精确位置控制,性能稳定,可以满足多数工业场合应用。     

基于DSP的双轴运动控制卡的设计与实现

针对运动控制卡,文章提出了基于"DSP+CPLD+ISA" 的硬件实现方案,其中DSP为TI公司的TMS320LF2407A,CPLD为 Altera公司的EPM7256S,然后依据所选方案对运动控制器的各部分电路进行了具体的实现分析,完成了双端口RAM通讯电路、I/O端口地址译码电路、两轴控制输出及基于CPLD的位置检测电路的设计.软件方面,完成了运动控制卡主控程序及中断服务程序的设计.     

基于DSP的嵌入式运动控制器插补算法及误差补偿研究

采用TMS320LF2407A为核心设计嵌入式三轴运动控制器，利用DSP的片内定时器作为精插补器实现脉冲输出，用于控制步进电机伺服系统的运行。文章介绍了使用DSP内部定时器作为脉冲发生器的工作原理，提出了一种基于定时器的数控精插补算法模型，对影响该算法速度控制性能的几个关键因素进行了分析，给出了相应的设计原则，并对精插补算法的边界误差和圆整误差的产生以及补偿问题进行了详细论述。     

CNC系统中利用神经网络实现非线性复杂曲线直接插补的方法

如何高精度地实现非线性复杂曲线尤其是列表曲线的直接插补一直是现代CNC系统中的难题。为此,本文提出一种在PC上位机中利用神经网络实现非线性复杂曲线粗插补、下位机的插补器实现细插补的新的数据采样插补方法。实验结果表明：该方法能解决非线性复杂曲线的直接插补难题,且思路简单、精度高、显著减小了计算时间,可以广泛应用于现代的CNC系统中。     

基于DSP的运动控制器核心算法研究

随着科学技术的发展,开放式运动控制器的研究已成为当前运动控制领域的重要研究方向.针对开放式运动控制器的特点,给出了运动控制器的总体设计方法,研究了运动控制器的核心算法及实现.介绍了运动控制器的硬件整体构造,底层DSP程序结构框架,运动函数库开发,DSP与上位机通信策略.研究了单轴运动在梯形速度曲线下的速度规划算法,以及多轴运动直线、圆弧插补算法.给出了数字PID加前馈的伺服控制算法,以及在DSP里的实现.     

时间分割法摆线插补算法

根据时间分割法的基本思想，提出了一种摆线的插补算法，介绍了该方法的基本原理及实现方法，对插补的轮廓误差进行了详细分析。计算机仿真结果表明该方法具有插补精度高，插补速度快的特点，完全满足ＣＮＣ系统插补的实时性要求，极大地提高了摆线的加工效率。     

基于时间分割法的两种抛物线插补算法的比较研究及n分步长算法

对基于时间分割法的两种抛物线插补算法在插补精度和插补运算时间两方面进行了比较分析,通过实验证明了数学分析的正确性,并提出了ｎ 分步长插补算法,该算法适用于多种曲线,可以有效地提高插补精度。     

基于时间分割法的两种抛物线插补算法的比较研究及n分步 …

对基于时间分割法的两种抛物线插补算法在插补精度和插补运算时间两方面进行了比较分析,通过实验证明了数学分析的正确性,并提出了ｎ分步长插补算法,该算法适用于多种曲线,可以有效地提高插补精度。     

时间分割法抛物线插补算法研究

本文根据时间分割法的基本思想，推导出了插补抛物线的数学模型，提出了新的算法，并编制出相应的轨迹插补程序，分析了理论插补精度。这种插补方法可获得较高的插补速度和插补精度，适用于不带数学协处理器的数控系统。     

经济型数控系统的时间分割插补方法

以步进电机为核心的经济型数控系统在我国还有相当广泛的应用。本文在改进时间分割法的基础上,提出了一种适用于这种数控系统的新型插补方法。经过改进的插补方法具有效率高、算法简单容易实现多轴联动,可以插补各种复杂曲线轮廓的特点,并能充分发挥数控系统的效能,是一项很实用的技术。     

NURBS曲线插补的运动规划与自适应速度插补

文章整合了以基于曲率速度插补算法与自适应速度插补规划算法,分析了NURBS曲线的特点和NURBS曲线插补的参数值的求取方法;构建了基于曲线几何特性与动力学特征插补器,几何模块提出如何决定NURBS曲线的速度尖点,并根据速度尖点信息将NURBS曲线划分为曲线段,依据弓高误差及曲线曲率规划进给速度;机床动力学模块依据每段曲线长度对加加速度控制,对于每段曲线采取相应的加减速控制规划,实现了基于S形速度曲线的加速度平滑处理,与传统插补方法相比,该插补器能够保持高速度和高精度加工性能,而且能够抑制在插补过程当中产生的轮廓误差和速度波动.     

基于FPGA技术的高速数控DDA插补器的设计与研究

文章介绍了采用FPGA技术设计的高速数控DDA硬件插补器。利用VHDL语言和原理图相结合的方法进行编程,实现了基于FPGA技术的高速数控DDA插补器。选用Cyclone系列的EP1C3T144C8芯片设计数字积分法插补器,通过QUARTUSⅡ9.0软件进行编译仿真。实验数据分析表明在40MHz的时钟频率下,实现0.1μm的插补精度,理论上可达到60m/min的插补进给速度。该插补器可与上位机构成具有粗、精插补功能的运动控制系统,来实现高速、高精度的各种直线和复杂曲线的运动控制。     

PLC直线插补方法的研究

利用推导出的插补公式,开发了两种具有加减速功能的直线插补方法,分析了两种方法的插补误差.其中频率分解法是直接将合成频率分解为两轴的频率,利用梯形脉冲指令以该频率同时输出,计算量少;时间分割法是每个插补周期都进行插补参数运算,进给步长小,插补精度高.     

采用CPLD技术实现数控系统精插补算法的研究

由于计算机软件运算速度的限制，使用脉冲增量插补算法所得到的数控机床进给运动的精度和速度都比较低。应用数据采样插补算法可得到较高的运动速度和精度，但通常应用此算法所得数字增量只适合于闭环控制系统。文中采用数据采样插补算法进行粗插补，使用大规模可编程逻辑器件CPLD实现了硬件精插补计算。该方法可应用于步进开环数控系统和脉冲式全数字交流伺服系统，大大提高了系统的性能指标，具有很大的实用价值。     

基于FPGA的数控系统直线插补模块化设计

文章针对软插补器速度慢、计算复杂、精度不高等缺陷提出了采用可配置电子齿轮箱的硬件插补方案,建立了直线插补的算法模型。采用VHDL硬件描述语言设计了直线插补电子齿轮箱模块,搭建了运动控制多轴联动插补实验平台,伺服电机编码器反馈的实测数据为:在终点坐标为(5000,5000)的直线插补路径上,伺服电机实际运行最大偏差为1.4个脉冲当量,约为总行程的0.02%;在终点坐标为(3000,4000)的直线插补路径上,伺服电机实际运行最大偏差为4.2个脉冲当量,约为总行程的0.035%,实际偏差由伺服电机机械特性及传动刚性产生。由此表明:采用本插补方案的数控系统响应时间短、运行速度快、可靠性高,且不存在偏差累积误差,插补精确度高。     

数控螺纹车削的单步插补控制法

分析了运动控制芯片MCX34的控制原理及单步插补实现过程，提出了基于运动控制芯片MCX314实现螺纹切削的单步插补控制法，从而实现快速，高效的螺纹加工。该方法控制过程简单 ，同步实现锥螺纹，控制精度高（0.001mm），响应快（≤1.6MHz)，脉冲确保不丢失，解决了数控螺纹车削存在的一系列关键问题。     

基于FPGA的硬圆弧插补器设计

基于PC的数控系统成为开放式数控系统发展的必然趋势，其中PC加控制板卡的结构为实际的开放式标准体系。本文采用FPGA器件实现了扩展DDA圆弧插补算法，在满足较高精度的情况下，具有较快的插补速度，而且容易与电机的运动控制部分很好的信成，制作成控制板卡，从而适应目前基于PC加控制板卡的开放式数控系统的发展趋势。     

插补算法的预估校正

采用时间分割法进行直线、圆弧插补，适用于近年发展起来的交直流伺服控制单元。采用指数曲线加减速符合机械起动制动要求。若对指数曲线的时间常数ｔ进行预估校正，可以更好地满足系统的机电特性，这是本文研究的关键。     

基于FPGA和NiosⅡ的运动控制器研究

采用现场可编程门阵列( FPGA)+ NiosⅡ的硬件设计方案,设计一款三轴运动控制器。在FP-GA内部嵌入NiosⅡ软核CPU,并利用这个CPU实现速度控制和粗插补算法,同时利用FPGA硬件逻辑实现串口控制、I/O处理及精插补算法,软硬件协同完成高速、高精度运动控制。测试结果表明：该运动控制卡具有电路紧凑、性价比高、实时性强等优点。