基于dsp和cpld的伺服运动控制器

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1、万方数据第28卷第2期机电工程V01．28N0．22011年2月JoumalofMech粕ical&E1ectricalEn矛neeringFeb．2011基于DSP和CPLD的伺服运动控制器计时鸣，陈承钢(浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室，浙江杭州310014)摘要：针对机器人控制问题，以数字信号处理器(DsP)和复杂可编程逻辑器件(cPLD)为核心设计了交流伺服控制系统，达到优化控制结构、提高系统效率的目的。介绍了控制器硬件构成以及工作原理，详细阐述了CPLD电路设计，用状态机的思

2、想实现了脉冲信号发送单元并定量给出了脉冲参数与电机运行状态的关系。最后对控制器进行了上机试验。研究结果表明，该方案达到了控制伺服放大器的要求，为进一步提高控制器性能奠定了基础。关键词：数字信号处理器；复杂可编程逻辑器件；状态机；伺服放大器中图分类号：TP242．6：TH39文献标志码：A文章编号：100l一455l(2011)02一0136一05ServomotioncontronerbasedonDSPandCPLDJIShi—ming，CHENCheng-gang(TheMOEKeyL丑boratory

3、ofSpecialPu叩oseEquipmentandAdvancedPmcessing，ZhejiangUniversityofTechnolog)r，Hangzhou310014，China)Abstract：Aimingattheproblemofrol城c∞trol，a瞬n，oII试ionc叩tldlerba跎d叩digitalsi印alprocessor(DsP)虮dcomplexpto铲amma．blelogicdevice(CPLD)w∞presented．Afterarchitectureo

4、ptimization，thepe—．o丌11ance0fcontrDUerw鹪improVed．Thehardware舳dprin-ciple“d地啪tioncontmllerwereintD0duced．111edetailsaboutt}IeCPLDdes咖whichpul8esendjngu血w龋achieVed稍thFsMwerer；e-p0Ited，蛐dtherelatio舾hipbetweenpIllse舶dmotionw鹊given鹪weU．FinaJJy，meexperiment粕d8im

5、ulationresultswere舀ven．nere—sultsindicatethatthedesignc蚰meettheneedof舱rvocontml蚰dlaytIlefoundationforthefhrthercontroUer叩tiInization．Key啪r凼：di舀taJsigIlalproc鹤舯r(DSP)；complexpmgrammablel嚼cdevice(CPLD)；finitestatemachine(FsM)；舱rvo砌p硒erO引言在机器人学领域，如何有效地提高机器人系统

6、的性能始终是学者们十分关注的内容。其中，机器人运动控制器是机器人系统的核心部分，机器人性能的优劣、功能的强弱与控制器密切相关⋯。随着集成电路技术、微电子技术、计算机技术的不断发展，机器人运动控制器的研究已经由硬件过渡到软件，由具体控制器过渡到通用开放式体系结构，由单独控制过渡到多机协调控制。“。与早期的基于通用处理器(如8081、8031)和基于专用微控制器(如LM628、HCPLll00)的机器人控制器相比，基于PC平台的DSP和CPLD协处理器的开放式运动控制器具有信息处理能力强、开放程度高、运动轨迹控

7、制准确和通用性好的特点¨剖。但是，在以往的设计中MJ，DSP还要直接控制执行机构，不利于运算能力的发挥。最大程度地发挥CPLD协处理器的作用、减轻DsP的负担，是提高控制性能的重要途径，也有利于改善系统通用性一J。笔者开发的控制系统基于三级cPu控制的控制器模型，即PC为第一级CPU，负责系统管理、人机界面、轨迹规划等复杂运算；DSP为第二级CPU，它与协处理器cPLD一起负责全部关节的运动控制算法的实现和控制量的给定以及误差跟踪等功能；交流伺服放大器为第三级CPu，实现交流伺服电机的三闭环数字控制。收穑日

8、期：20lO一09—0r7作者简介：计时鸣(1957一)，男，浙江温州人。教授，博士生导师，主要从事机电一体化方面的研究．E．mail：jishiIIling@2jut．edu．∞万方数据第2期计时鸣，等：基于DSP和cPLD的伺服运动控制器·137-1伺服控制器硬件组成和工作原理控制系统总体框图如图1所示。图l控制系统总体框图下位执行系统包括伺服控制板和交流伺服放大器，主要实现机器人各关节电机(PMsM)的精确