驅(qū)控一體化多軸運(yùn)動(dòng)控制器的研究.pdf

1、運(yùn)動(dòng)控制及伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，是工業(yè)自動(dòng)化的核心，其技術(shù)的發(fā)展對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有重要意義。目前工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等多軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)大多仍采用一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制器加多個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器的分布式控制方式，在實(shí)際應(yīng)用中存在系統(tǒng)硬件冗余度高、信號(hào)傳輸易受干擾、及價(jià)格昂貴等問題，有必要進(jìn)一步簡(jiǎn)化控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
　　本文以驅(qū)控一體化多軸運(yùn)動(dòng)控制器的開發(fā)為目標(biāo)，對(duì)相關(guān)硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、電機(jī)矢量控制以及相關(guān)IP核在FPGA中的實(shí)現(xiàn)和電

2、機(jī)控制程序的開發(fā)進(jìn)行了研究。
　　本文首先提出了一種支持以太網(wǎng)通訊并能夠同時(shí)控制和驅(qū)動(dòng)多個(gè)永磁同步電機(jī)的硬件設(shè)計(jì)方案，該方案采用具有硬件TCP/IP協(xié)議棧功能的芯片進(jìn)行以太網(wǎng)互聯(lián)，使用DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)和位置環(huán)計(jì)算等，通過FPGA實(shí)現(xiàn)電流和位置反饋的采集以及電機(jī)控制等，功率部分以智能功率模塊IPM為核心實(shí)現(xiàn)三相逆變功能。
　　論述了本課題中在FPGA上實(shí)現(xiàn)矢量控制算法的必要性，并永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析，介紹了電機(jī)控

3、制及SVPWM算法。以此為基礎(chǔ)在Matlab/DSP Builder環(huán)境下搭建了矢量控制模塊。
　　針對(duì)絕對(duì)值光電編碼器通訊和電流采樣ADC的SPI通訊編寫了相應(yīng)的通訊接口模塊，并對(duì) PWM波形發(fā)生原理進(jìn)行了分析，編寫了相應(yīng)的IP核，并在ModelSim下進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　最終將相關(guān)IP和Nios II在FPGA中集成為SoPC系統(tǒng)，編寫了多個(gè)永磁同步電機(jī)的控制程序和中斷程序，并針對(duì)嵌入式系統(tǒng)對(duì)程序進(jìn)行了優(yōu)化。搭建了相關(guān)