海洋工程中運動控制卡的研究與實現(xiàn).pdf

1、運動控制技術(shù)已經(jīng)在各個領(lǐng)域得到了相當廣泛的應(yīng)用。當前市場上各個廠商均提供由伺服電機和驅(qū)動器組成的高性能伺服系統(tǒng)。為了方便用戶使用，加強本公司產(chǎn)品的競爭力，各個廠商還針對其產(chǎn)品的特性開發(fā)了與之對應(yīng)的控制器，但是這樣會增加用戶開發(fā)的成本。大多數(shù)情況下，國內(nèi)的開發(fā)都使用伺服系統(tǒng)的位置控制方式。針對這種情況，開發(fā)一款用于位置控制的控制器能使用戶擺脫伺服系統(tǒng)生產(chǎn)商在控制器上的限制，同時還能使開發(fā)人員在伺服系統(tǒng)方面有更廣泛的選擇。 本課題以

2、大連理工大學(xué)海岸和近海工程國家重點實驗室的造波機研發(fā)為應(yīng)用背景，設(shè)計開發(fā)一款以PCI總線和FPGA為基礎(chǔ)，主要用于造波機研制領(lǐng)域的四軸運動控制卡。本文首先對控制卡的實現(xiàn)方案進行了規(guī)劃，給出了系統(tǒng)設(shè)計框架。接著根據(jù)設(shè)計方案，對需要的主要器件進行了選型，設(shè)計了硬件電路?；谝言O(shè)計好的硬件，使用VerilogHDL語言編程實現(xiàn)四個通道驅(qū)動器控制信號的產(chǎn)生，對規(guī)劃的異常信號進行處理。同時還對伺服系統(tǒng)中可能會使用的反饋信號進行了一定的處理，以供某

3、些應(yīng)用場合參考使用。本文還完成了Windows操作系統(tǒng)下PCI總線驅(qū)動程序的開發(fā)，在驅(qū)動程序中實現(xiàn)了PCI總線對FPGA中寄存器的讀寫操作和PCI總線上的中斷控制。最后針對驅(qū)動程序制作了一些包含基本功能的函數(shù)庫，提供了S曲線加減速算法和圓弧插值算法，以方便控制卡的使用。整個設(shè)計方案中，F(xiàn)PGA和PCI總線高傳輸速率的特點滿足了高速和高分辨率控制的需要。 通過使用SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀對FPGA內(nèi)程序的運行進行測試，