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本文在充分调研国内外荷载控制系统的研究现状基础上，针对目前荷载控制系统存在的关键问题，结合荷载控制系统的主要功能及技术指标，提出解决关键问题的技术方案。采用SOPC技术为研究手段，采用外设模块形式扩展系统的功能，通过自定义指令来提升系统的性能，并完成了基于SOPC的荷载控制系统硬件和软件设计。荷载控制系统硬件设计完成硬件平台设计、自定义指令模块设计、自定义外设模块设计以及系统配置。硬件平台设计主要完成FPGA芯片选择、外围电路以及步进电机细分驱动电路设计。在基于SOPC的软件设计中，将软件设计分为两层，即是驱动子程序和应用子程序设计。驱动子程序部分设计步进电机细分驱动子程序。应用子程序设计包括通讯子程序、步进电机变细分控制子程序位置控制子程序以及拉压力控制子程序。本文重点解决了目前荷载控制系统存在的两个问题。由于目前荷载控制系统采用了基于ASIC的硬件平台，存在着无法扩展和升级的问题，考虑到SOPC硬件平台具有可扩展的优点，结合Altera公司推出的基于NiosⅡ软核处理器的SOPC系统具有的优势，硬件平台采用基于NiosⅡ软核处理器的SOPC方案。针对步进电机控制芯片不能实现细分的问题，采用多个PWM模块组合成一个带细分功能的步进电机控制模块，采用正弦查表算法实现脉冲细分算法，选用模糊算法实现变细分算法，并将正弦查表算法和模糊算法设计成指令的形式。仿真分析表明，本文提出的解决方案中的关键模块能够实现相应的功能。通过步进电机运行在非细分和细分、变细分和定细分下的最大位置控制精度和最大加载速度的指标对比分析，说明本文采用的变细分控制方案满足了技术指标要求。