實(shí)時(shí)Pythagorean Hodograph曲線運(yùn)動(dòng)控制器ASIC的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、在高速高精度的數(shù)控加工中,進(jìn)給速度的劇烈波動(dòng)會(huì)對(duì)加工質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。為了保持進(jìn)給速度恒定,要求刀具在單位時(shí)間內(nèi)走過的曲線弧長(zhǎng)為定值。另外刀具半徑補(bǔ)償在數(shù)控加工中占有重要地位,而刀補(bǔ)與偏置曲線有密切關(guān)系。目前,在弧長(zhǎng)和曲線偏置的實(shí)時(shí)計(jì)算方面,還存在計(jì)算精度低、計(jì)算量大等有待解決的問題。
　　 為了解決上述問題,美國(guó)學(xué)者R.T.Farould和T.Sakkalis提出了PythagoreanHodograph曲線(即畢達(dá)哥拉斯速端

2、曲線,簡(jiǎn)稱PH曲線)。PH曲線是一類特殊的多項(xiàng)式參數(shù)曲線,與現(xiàn)有的CAD系統(tǒng)的Bézier/B樣條曲線兼容。利用PH曲線能夠?qū)崿F(xiàn)曲線弧長(zhǎng)和偏置曲線的快速計(jì)算,能夠較為簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)進(jìn)給速度控制。
　　 為了進(jìn)一步提高PH曲線數(shù)控插補(bǔ)技術(shù)的加工精度與插補(bǔ)速度,本文提出并實(shí)現(xiàn)了一種單個(gè)FPGA芯片上構(gòu)建的實(shí)時(shí)PH曲線運(yùn)動(dòng)控制器ASIC。該ASIC在FPGA開發(fā)軟件QuartusⅡ9.0中設(shè)計(jì),由一個(gè)NiosⅡ軟核處理器和多個(gè)功能模塊構(gòu)成

3、。它通過采用二次插補(bǔ)方式以減少PH曲線插補(bǔ)的計(jì)算量。NiosⅡ處理器執(zhí)行主控程序和PH曲線粗插補(bǔ)算法,FPGA硬件邏輯執(zhí)行精插補(bǔ)算法并輸出兩組用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)(2個(gè)步進(jìn)電機(jī))運(yùn)動(dòng)控制的脈沖。
　　 在Visual C++6.0中開發(fā)了上位機(jī)PC和該運(yùn)動(dòng)控制器ASIC的專用串行通信軟件。用戶可以在PC中輸入所有與PH曲線插補(bǔ)有關(guān)的數(shù)據(jù)和控制指令(如插補(bǔ)起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)坐標(biāo)信息、PH曲線的Bemstein系數(shù)、進(jìn)給速度、刀具半徑等),這些