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运动控制器是装备控制单元的核心,一直是工业界的热点研究方向。随着微电子和数字信号处理技术的飞速发展,运动控制器不仅在性能方面得到提升,同时在集成度,可靠性和开放性方面都得到了很大的提升。
论文对运动控制器进行了全面的研究,在分析了国内外运动控制器的研究和发展现状的基础上,针对国内运动控制器的研究现状,结合运动控制器的发展趋势和国内外运动控制器研究的最新成果,本文提出了基于PCI总线的DPS+FPGA运动控制器的方案,研制了一款性能较强、通用性较强的8轴多功能运动控制器,并对该运动控制器硬件软件设计进行了深入的讨论,对运动控制器的关键技术进行了详细研究。
论文的主要研究工作包括:首先,进行了组成运动控制器的硬件选型,确定采用TI的TMS320C6713B芯片作为核心处理器,Altera的EP2C20F484C8芯片实现了片上系统,并选择PLX的PCI接口芯片PCI9054实现与PC通信。通过将运动控制器分为DSP模块,FPGA模块和PCI模块三大部分,完成了运动控制器的电路原理图和PCB图的设计。其次,根据运动控制器设计要求,在DSP上运行DSP/BISO多任务实时操作系统建立了DSP系统框架,实现了插补和速度规划算法:基于SOPC技术,通过采用IP组件式的可重构的方法对FPGA进行设计,实现了8轴的SOPC系统。论文建立了测试平台,对运动控制器进行了软硬件的性能测试,实验证明本运动控制器的软硬件设计正确,功能达到设计要求。最后通过一个应用实例,证明所设计的控制器可很好地应用于4轴的影像检测系统中,证实了该运动控制器的实用性。
运动控制在装备中具有举足轻重的作用,该研究对提升装备的控制水平具有理论价值和应用前景。