本期导读

正关键词工业控制P01(约稿)随着工业需求的发展,要求多轴运动控制产品具有小型化、低成本、高可靠性和灵活性。采用传统的通信方式,伺服驱动与运动控制之间传输的信息种类有限,无法满足更多高性能运动控制算法的需求。《基于SoC的多轴驱控一体化平台设计》一文针对一体化多轴运动控制与驱动的特点,选用了集成双核ARM CPU与FPGA结合的Xilinx ZYNQ-7020全可编程System-on-chip (SoC)作为硬件平台,一个ARM CPU完成多轴的位置环、速度环和电流环的算法以及多轴轨迹生成,能同时完成伺服高级算法如谐振等,另一个ARM CPU完成交互功能,发挥FPGA高速运算的功能,完成6轴电流环流水线控制以及双采样双更新电流环算法。提高了伺服系统的性能和可靠性。     

可重构控制器的硬件架构

根据可重构控制器的特点,提出了以DSP及CPLD为核心的可重构控制器硬件架构,并将可重构控制器重构为六轴运动控制器。运动控制器完成内部位置环算法及多轴同步,实现高速、高精度控制。     

平锁缝纫机运动控制卡设计

提出了一种高速电子平扣眼锁眼缝纫机运动控制卡的实现方案,该方案具有通用性好,软件易于修改升级,调试方便等特点。 DSP完成电机位置和速度的实时控制;FPGA完成精插补算法、加减速控制等功能。突破了以往的控制系统中实时、高速、高精度、多轴同步控制的技术瓶颈。样机测试结果表明,该系统整体性能良好。     

基于32位ARM全自动高速SMT贴片机控制系统的设计与实现

从系统结构、控制单元、上位软件设计等方面,设计与实现一整套高度智能化的高速贴片机控制系统,包括基于32位ARM处理器的16轴Z轴直线电机加2轴R轴旋转伺服电机的贴装头控制单元,X、Y龙门实时插补运动控制单元,IO控制单元,PCB控制单元,结合计算机的实时调度优化算法设计实现双臂双贴装头的高速SMT贴装系统.提出采用FDCAN通信模式,基于直线电机的贴片头控制单元,X、Y轴位置控制极简插补方式等技术,解决贴片机控制系统的信息快速交互、精准快速定位、高速高效率等关键问题;讨论了贴片机上位系统软件的实现过程中,通过视觉处理解决位置、角度偏差的算法,通过最短路径遍历解决实时路径优化的算法,以及模块化的人机交互界面.提出的系统设计方法已经过实践检验,在贴片机制造生产和市场应用中证明了可行性和有效性.     

ARM和FPGA之间通用异步串行接口设计与实现

简述采用UART方式实现ARM与FPGA之间数据通信的特点。分析了异步串行通信的帧格式,将UART控制器的功能集成到FPGA内部。遵循模块化设计原则,分别设计了时钟分频器、发送逻辑、接收逻辑,并在Modelsim环境下进行了仿真。编写了串口通信程序,实现了ARM与FPGA之间收发数据。     

基于32位ARM全自动高速SMT贴片机控制系统的设计与实现

从系统结构、控制单元、上位软件设计等方面,设计与实现一整套高度智能化的高速贴片机控制系统,包括基于32位ARM处理器的16轴Z轴直线电机加2轴R轴旋转伺服电机的贴装头控制单元,X、Y龙门实时插补运动控制单元,IO控制单元,PCB控制单元,结合计算机的实时调度优化算法设计实现双臂双贴装头的高速SMT贴装系统.提出采用FDCAN通信模式,基于直线电机的贴片头控制单元,X、Y轴位置控制极简插补方式等技术,解决贴片机控制系统的信息快速交互、精准快速定位、高速高效率等关键问题;讨论了贴片机上位系统软件的实现过程中,通过视觉处理解决位置、角度偏差的算法,通过最短路径遍历解决实时路径优化的算法,以及模块化的人机交互界面.提出的系统设计方法已经过实践检验,在贴片机制造生产和市场应用中证明了可行性和有效性.     

开放式点焊机器人控制系统设计

为解决封闭式控制系统带来的弊端,结合现场焊接机器人技术要求,设计了开放式点焊机器人控制系统,提供了分层式体系与结构化功能模块.多轴运动控制器(PMAC)用于实现机器人运动学算法,伺服放大器采取速度模式控制方式,位置环算法由PMAC完成,速度环算法在伺服放大器中完成,并实现了离线编程与三维仿真.研究结果表明:分层式系统结...     

基于RTOS的多轴运动控制系统研究

设计了一种基于RTOS（嵌入式实时操作系统）的步进电机多轴运动控制开发平台。系统由ARM微处理器与现场可编程控制器FPGA共同组成,ARM端的开发基于嵌入式实时操作系统μCOS-II进行,配置灵活,开发周期短,且便于后期维护。步进电机多轴运动插补算法采用了基于虚拟长轴的数字积分插补DDA算法,具体算法实现由FPGA完成。通过EDA软件仿真得出的结果表明系统达到设计要求。该系统成本低,可适用于多种场合。     

基于嵌入式ARM和DSP的电火花线切割机床控制系统设计

针对电火花线切割单CPU框架监控功能有限、线切割加工精度和效率低等问题,设计一种支持双CPU协作的高效率和高精度电火花线切割机床控制系统。硬件上以ARM为上位机、DSP为下位机,由ARM集中处理线切割加工过程工艺参数,DSP实时控制工作台多轴联动和线电极加工节拍,通过扩展I/O全覆盖监控电火花线切割机床机电系统。软件上植入多任务实时RTLinux操作系统,通过多任务实时调度、人机交互和高速走丝线切割实时控制实现在线插补、齿隙补偿和多轴联动等多进程任务协调。调试表明,双CPU协作系统运行可靠,能有效监测和反馈线切割加工过程机电系统运行状态,改善在线插补与多轴联动等协同控制性能。     

贴片机运动控制系统的硬件设计

针对贴片机发展的高性能运动控制要求,设计了一种基于“DSP＋FPGA”结构的运动控制系统.系统采用DSP为核心控制芯片,完成系统的多轴协调运动及插补功能,实现高性能运动控制算法.通过光电编码器反馈信号构成系统的位置闭环控制,采用FPGA扩展外部编码器处理模块,对编码器信号进行处理.最后搭建伺服电机运动实验平台对控制系统性能进行验证.经实验验证,该控制系统具有较高的柔性及实时性,适用于高速高精度的贴装运动控制系统.