【摘 要】
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数控系统是现代加工制造业的重要装备。现代数控系统技术的发展趋势是小型化、智能化、模块化,并同时具备更高的可靠性和开放性,这对新一代数控系统的设计平台和开发方案提出
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数控系统是现代加工制造业的重要装备。现代数控系统技术的发展趋势是小型化、智能化、模块化,并同时具备更高的可靠性和开放性,这对新一代数控系统的设计平台和开发方案提出了更高的挑战。本文根据国内外数控系统和嵌入式系统的发展状况和发展趋势,提出了基于ARM和FPGA为硬件平台的嵌入式数控系统的设计方案。对传统的数字积分式(DDA)插补算法进行了优化,利用经过优化的插补算法实现步进电机的多轴联动。为进一步提高系统对步进电机的控制性能,重点研究了步进电机的梯形加减速和S形加减速控制策略,并在FPGA的硬件平台上实现了步进电机的梯形加减速和S形加减速控制算法。采用嵌入式实时操作系统uC/OS-II和图形支持系统uC/GUI,完成了文件管理和图形管理系统的设计,提高了系统的可靠性和稳定性。详细阐述了插补控制器的各个主要模块在FPGA中的实现方法。在设计阶段,通过Xilinx ISE和ModelSim对插补控制器进行了全面的仿真验证,完成了嵌入式数控系统的功能验证。搭建了试验平台,对样机的基本功能、文件系统、图形系统和接口电路等进行了一系列功能测试。测试结果表明:系统可以稳定可靠地实现相应的功能,达到了预期的设计要求。
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