基于DSP与FPGA的印花控制单元的研究

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1、摘要本文以独立传动式圆网印花机为背景，以提高圆网印花机的印花精度为目标，设计和开发了基于DSP与FPGA的印花控制单元。全文包括总体方案设计，硬件设计，软件设计，控制算法的分析、实现与仿真，以及系统结构优化等内容。文中首先介绍了圆网印花机的现状和发展趋势，以及DSP与FPGA在工业控制领域中的应用。然后，从独立传动式圆网印花机的体系结构入手，阐述了圆网印花机控制系统的结构，并对圆网印花机的跑花和错花问题进行了详实分析。进而提出了分别基于DSP和FPGA的主从板结构式印花控制单元的设计方案。其次，结合文中按模块给出的电路原理图，详细叙述了基于DSP的主控制板的软

2、硬件设计，以及基于FPGA的伺服控制板的板级与芯片级设计，同时还对如何提高硬件的抗干扰能力和软件的可靠性进行了分析。为实现圆网印花机的高精度同步控制，针对系统的运动特点，在分析圆网升降速过程中位置误差的产生以后，设计了Fuzzy-PmD复合型控制器作为系统同步控制的控制核心。该控制器能较好的解决系统升降速过程中出现的误差，同时保证系统正常运行时的高精度。文中根据FPGA芯片的特点讨论了Fuzzy—PID复合型控制器的实现，并给出了其仿真结果。本文还对现有印花控制单元进行了结构优化设计，提出了SOPC的解决方案，同时提出了由FPGA构成的系统向低成本ASIC系统

3、转化的探讨。晟后，对应用机器视觉技术开发圆网印花机的自动对花系统，应用现场总线系统与工业以太网技术形成一体化的监控系统，实现对印花生产全过程工艺参数的在线监督、远程诊断与控制，以及其他先进技术在圆网印花机中的应用等方面进行了展望。关键词：印花控制单元、同步控制、数字信号处理器、现场可编程门阵列、Fuzzy—PID控制器、MATLAB仿真TheResearchofPrintingControlUnitBasedonDSPandFPGAABSTRACTInthisthesis，onthebasisoftheitemRotaryScreenPrintingMachi

4、newithIndependentTransmission，wedesignanddevelopaPrintingControlUnitbasedonDSPandFPGA，inordertoimprovetheprintingaccuracy．Itincludesthesystemprojectdesign，hardware&softwaredesign，analysis，implementandsimulationofcontrolarithmetic，optimizationofsystemstructureandsoon．Firstly,thethesi

5、sintroducesthepresentstatusandtrendofRotaryScreenPrintingMachine,andtheapplicationofDSPandFPGAinthedomainofindustrycontr01．BasedonthetheoryofRotaryScreenPrintingMachinewithIndependentTransmission，thethesispresentsthestructureofRotaryScreenPrintingMachinecontrolsystem，andanalyzesthep

6、roblemofoutofregistrationandwrongregistration．ThenthethesisgivesoutaPrintingControlUnitcontrolstructureofprincipalandsubordinateboardwhichisbasedonDSPandFPGA．Secondly,byrecurringtothecircuitdiagrams，thedesignofmaincontrolboardbasedonDSPandservocontrolboardbasedonFPGAaredetailed．Andt

7、hethesisanalyzesthemethodsofimprovingthehardware’santi—interferenceabilityandthesoftware’sreliability．Afteranalyzingthepositionel-l-orduringRotaryScreenPrintingMachineacceleratinganddeceleratingcour∞．accordingthemotioncharacteristicsofthesystem．Thethesisdesignsacompositecontrolleras

8、thecontrolkeyofsyst