高速高精运动控制器在高端数控技术中占有举足轻重的地位,随着微电子技术、伺服控制理论等相关数控技术的飞速发展,目前运动控制器已经从以单片机为核心的运动控制器和以专用芯片(ASIC)为核心的运动控制器,发展到了基于PC总线的以DSP和FPGA混合结构为核心的开放式运动控制器。运动控制技术也由面向传统数控加工行业、专用运动控制技术而发展为具有开放结构、能结合具体应用要求而快速重组的先进运动控制技术。 本文详细介绍了通过采用TMS320C32浮点DSP和现场可编程门阵列(Altera的FLEX 10K10)的混合结构构成的高速高精运动控制器。首先阐述DSP+FPGA结构实现高速高精运动控制器的必要性和可行性,然后从功能模块化的角度分别介绍DSP的性能、最小系统的配置及DSP如何实现B样条插值和PID控制;分析FPGA的特点、原理与结构、程序下载到芯片的配置及FPGA在运动控制器中的主要功能,即通过光栅尺计数来反馈电机的实际运动位置和系统的地址译码、片选功能;最后描述了两个重要算法:B样条插值算法和PID控制算法的原理及MATLAB仿真。该系统经过实际验证,取得了比较好的控制效果。 高速、高精始终是运动控制技术追求的目标。充分利用DSP高效的数值运算能力,进行复杂的运动规划、高速实时多轴插补、误差补偿和更为复杂的运动学、动力学计算,使得运动控制精度更高、速度更快、运动更平稳;而可编程逻辑器件具有高度灵活的可配置性、并行处理的高速性;充分利用DSP和FPGA技术,使系统的结构更加开放,根据用户的应用要求进行定制化重组,设计出个性化的运动控制器将成为市场应用的方向。