开放式运动控制系统中的可编程逻辑设计与实现.pdf

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1、⑨高穗犬婆NankaiUniversity曰新月具论文题目：翌丝垩垫丝!!墨壁虫塑亘塑堡堡堡设计与实现九公p／o锨硕士学位i仑文MASTER。SDISSERTATl0N培养阮糸：焦星焦耋科室雯隧一级学科：撞割越掌氢王焦二级学科：攥茧坦剐皇蟹雏橐缝论文作者：噩主撞指导皲师：堑建墅煎撞南开大学研究生院2005自5月●、’’I：聂心。摘要近年来，开放式运动控制系统己成为新一代运动控制系统的主流。开放式运动控制系统不仅具有信息处理能力强、结构化程度高等优点，而且从很大程度上提高了系统的柔性，因此在机器人、工业控制等领域具有广阔的发展前景。本文的内容以如何构

2、造开放式多轴运动控制系统展开。文章首先提出了三种运动控制系统的实现方案。根据它们的优缺点，选定以DSP与可编程逻辑器件为核心进行开放式多轴运动控制平台的设计。在此基础上，对基于可编程逻辑器件的运动控制板的设计与实现方法进行了分析。文章详细描述了利用可编穰逻辑器件的标准设计流程设计实现开放式运动控制系统总线接口电路、加地址译码电路、步进电机控制电路以及光电编码器信号处理电路的方法，并对以上电路系统进行了功能仿真、芯片选型、时序仿真、编程配置电路连接方案和PCB设计以及系统联合调试。实验结果表明，基于可编程逻辑器件的运动控制电路系统不仅实现了设计功能，

3、同时提高了开放式多轴运动控制系统的实时性和可靠性，并大大减小了系统的体积与功耗。此外，基于可编程逻辑器件的特性以及对PCB的巧妙设计，系统实现了对控制功能和控制轴数的灵活配置，为可编程逻辑器件在开放式运动控制系统中的进一步应用奠定了坚实的技术基础。关键词：开放式运动控制可编程逻辑器件FPGACPLD步进电机垒!!!翌坐一一一——AbstractRecently,openarchitecturemotioncontrolsystemsbecomeatrendinthedevelopmentofnewgenerationmotioncontrolsys

4、tems．Thiskindofarchitecturenotonlyhastheadvantageofstronginformationprocessingabilityandhighlymodularizedlevel，butalsocouldgreatlyimprovetheflexibilityofcontrolsystem．ThereforeopenarchitecturemotioncontroltechnologyshowspromisingfiltureilltheareasofRobotics，IndustfialContr01an

5、detc．Thisthesisbeginswithhowtoconstructanopenarchitecturemotioncontr01system．Firstly,threedesignschemesareprovidedandcompared．Byanalyzingtheircapacityandcost，aMicroprocessorandProgrammableLogicDevices(PLD)basedsystemdesignschemeissetdown．Then，thedesignandimplementationdetailsf

6、oraPLDbasedmotioncontrolboardaregivenbythefollowingchapters．CompiledtothestandarddevelopmentflowofPLD，muchemphasisispaidonthefollowingaspects：1)CircuitsdesignwithinPLDandfunctionvalidation，including：systembusinterface，systemI／Oaddressspaceassignment，steppermotorcontrolandoptic

7、alencodersignalprocessing；2)Devicesselectionandtiminganalysesbasedonspecifieddevices；3)Programmingandconfigurationcircuits，SCHdiagramandPCBdesign；4)Systemassemblingandperformancetests．Theexperimentalresultshowsthatbyintroducingtheprogrammablelogicdesignintotheopenarchitecturem

8、otioncontrolsystem，wecouldnotonlygreatlyimprovethereal—timepe