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基于FPGA的五轴联动控制器的设计
学兔兔
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基于FPGA的五轴联动控制器的设计
The designof5．axiscoordinatecontrollerbasedonFPGA
凌 松 ，骆敏舟 ，王善杰
LINGSong’，LUOMin—zhou，WANGShan-jie
(1．常州大学，常州 213000；2．常州先进制造技术研究所，常州 213000；3．合肥工业大学，合肥230022)
摘 薹：在机器人运动控制系统中，利用脉冲增量法进行多轴联动控制时，需要在运行过程中实时改变
各轴伺服电机的脉冲数量和频率，以保证机械臂能够准确经过期望路径点。本文利用FPGA芯
片，采用DOS算法实现了高精度5路脉冲的产生，并且设计了SPI接口和通讯协议与DSP主控芯片
通信，完成了5路脉冲的实时控制。文中通过对比直接采用DSP芯片内部PWM模块来生成多路
脉冲的方法，从产生的脉冲频率精度，范围以及控制方式上，阐明该控制方法的优势。最后采用
Altera公司的EP2CST144C8N搭建了硬件控制实验平台，实现了对五个步进电机的联动控制。
关键词：FPGA，DDS算法；步进电机；多轴联动
中圈分类号 ：TP271 文献标识码 ：A 文章编号：1009—0134(2Ol4)06(上)一0138—03
Doi：10．3969／]i．issn．1009-0134．2014．06( )．39
0 引言 门阵列 (FPGA)利用直接数字频率合成(DirectDistal
FrequencySynthesis，DDS)算法实现了的5路脉冲输
在机器人运动控制系统中，要求机器人沿某
一 出，并设计了SPI接 口与DSP芯片通讯。这种方案有
指定轨迹运行时，必须将轨迹分割成许多小
段，通过求解各个中间点的逆运动学方程，计算 效减轻了控制系统中DSP的负担，而且实现了较高分
辨率的脉冲输出，提升了多轴联动的效果。
出一系列的关节角度 ，控制器根据得出的每个时
刻的关节量驱动各轴电机联动，以保证准确的经 1 总体设计方案
过所有中间点。一般伺服 电机和步进电机的驱动 系统主要 由三个部分组成，如图1所示 。DSP
器采用脉冲
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