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基于GW48-PK2的FPGA步进电机细分驱动控制器系统设计 基于GW48-PK2的FPGA步进电机细分驱动控制器系统设计

格式:word 上传:2022-06-26 11:45:22

《基于GW48-PK2的FPGA步进电机细分驱动控制器系统设计》修改意见稿

1、“.....如电子线路设计理论数字信号处理技术数字系统建模和优化技术及长线技术理论等。因此技术为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性。代表了当今电子设计技术的最新发展方向,它的基本特征是设计人员按照自顶向下的设计方法,对整个系统进行方案设计和功能划分,系统的关键电路用片或几片专用集成电路实现,然后采用硬件描述语言完成系统行为级设计,最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件,这样的设计方法被称为高层次的电子设计方法。自顶向下的设计方法首先从系统设计人手,在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。在方框图级进行仿真纠错,并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述,在系统级进行验证。然后......”

2、“.....其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。由于设计的主要仿真和调试过程是在高层次上完成的,这既有利于早期发现结构设计上的,避免工作的浪费,又减少了逻辑功能仿真的工作量,提高了设计的次成功率。相对于传统的电子设计方法,还存在以下等优势,缩短设计周期。公司与半导体生产厂商合作共同开发,从而能够完成各种自动设计过程,再无受制于人之虞。,为系统开发提供可靠的保证,使设计者能更大程度地将自己的材质和创造力集中在设计项目性能的提高和成本的降低上。技术具有更好的高速性能。技术以全硬件来实现,具有高可靠性。硬件描述语言硬件描述语言是种用于设计硬件电子系统的计算机语言,是技术的重要组成成分,英文全名是,它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能电路结构和连接形式,与传统的门级描述方式相比......”

3、“.....例如个位的加法器,利用图形输入软件需要输人至个门,而利用语言只需要书写行即可。而且语言可读性强,易于修改和发现,具有很强的电路描述和建模能力,能从多个层次对数字系统进行建模和描述,从而大大简化了硬件设计任务,提高了设计效率和可靠性,是本课题设计过程中所使用的硬件描述语言。支持各种模式的设计方法自顶向下与自底向上或混合方法。自底向上的设计方法是种低效低可靠性费时费力且成本高昂的设计方法。而在技术应用中,自顶向下的设计方法,就是在整个设计流程中各设计环节逐步求精的过程,是其首选设计方法。应用进行自顶向下的设计,就是使用模型在所有综合级别对硬件设计进行说明建模和仿真测试。流程如图所示图自顶向下的设计流程还具有以下优点的宽范围描述能力使它成为高层次设计的核心......”

4、“.....而花较少的精力于物理实现。可以用简洁明确的代码描述来进行复杂控制逻辑的设计,灵活且方便,而且也便于设计结果的交流保存和重用。件,方便了工艺的转换。,为众多的厂商支持,因此移植性好。综上所述,技术是电子设计领域的场革命,目前正处于高速发展阶段,每年都有新的工具问世。广大电子工程人员掌握这先进技术,这不仅是提高设计效率的需要,更是我国电子工业在世界市场上生存竞争与发展的需要。关键字现场可编程门阵列,运动控制,步进电机。引言在高精度步进电机应用中,使用小步距电动机是非常必要的,其尺寸是由实际需求决定的。另个可供选择的技术是微步技术,其电机步长通过控制进步的减小。由于微步与很小的位移有关,因此必须由大量微步求得总位移。而总位移必须在可接受的时间内执行。因此,微步之间的时间差应该尽量减小......”

5、“.....控制器和驱动器之间的高速数据传输是必须的。此外,开环编码器比那些闭环编码器要便宜的多,如果选择开环系统,则必须使用速度分布图,以避免失去步进功能的后果。图显示了台步进电机的基本构成。它有个部分速度分布图生成器分度器电流驱动装置。和被置在了我们称之为控制器的里面。在速度分布图生成以后,必须由分度器把他们转变为成脉冲时间间隔。每个分度脉冲意味着电机在个步进中转子的位置必须增加的量,因此命名其为分度器。这个模块的功能就是完成从速度到时间的转化。这个模块可以看作是对电机动作增加量的的控制,而其他类型的电机只可以通过应用速度分布图以电流或电压的形式控制,。图图中的控制器的实施有两个不同的选择离线或上线配置。离线在离线配置中,微步的时间比动作和先计算出来了。速度分布和脉冲之间的时间跨度被计算出来后......”

6、“.....例如甚至硬盘。这些配置有个缺点,就是它们对组成记忆器和记时器得硬件容量有很严格的要求,这个容量要与电机的数量以及位移的范围与精确度相适应。上线智能系统通过时间滞后序列产生的算法来执行计算分度器脉冲的操作。在图中可以看到个基本配置的流程图。这个流程图包含两个主要模块部分表示速度分布图的建立和的计算当前的步骤和接下来步之间的时间的计算。也就是,是速度分布图发生器,是分度器。因为是用个单的方程计算速度分布图和,因此有个共同的模块是共享的。例如,和为梯形分布图表达了个典型的算法。这儿是最终速度,是电机的最高速度,是微步的总数,是梯形分布图的加速度,是第步的时间。这些配置以及离线的配置为了获得脉冲分度而利用了计时器。因此每台电机配置台计时器是很有必要的......”

7、“.....这种方法就往往不令人满意了。另个很严重的缺点是计算时需要计算时间,而对速度有影响。此外,不仅影响中的最大速度,而且计时器分辨率也影响着中的最大速度。当计时器的分辨率足够小时,以至于可以摒弃方程中的。因此,转变为了。图当速度很高时,标准算法将失效,这主要是因为要计算时间。为了解决速度的问题,下面提供个更有效的没有计时器的步进发生程序的新算法。算法的提出本节所提出的算法可以解释如下为了估计时间,假设是倍的,则这是个不使用计时器的测量时间的精确的方法。因此,在每次迭代中,所提出的算法要做好以下步骤使假设其中,是个正整数。检验如果假设允许期望。则,这意味着其中,是在第步进时的速度。图如果第步检验通过,那么执行新的步进。否则,增加并且重复这过程。,和从可以看出......”

8、“.....中的等式因为这个分辨率而不可能成立,等式相应的变成了消除中的则必须减少迭代时间。因此,个简单的缩写式就成了首选。新算法是基于和之上的,中的与中的有相同的意义,但是相关的数量更少,因此此处的计算是很简单。实验表明此种方法计算比传统的算法要小倍。图总括来说,该算法基本上是定时期的累计直到达到预期速度。图和的个系统的流程图。速度分布图模块在之前就已经执行了。通过可以得到,是个整数,则新算法的的分辨率是。新算法中分辨率出现了个速度量化问题,因为在中速度与是成反比的。由于是的整数倍,而且,结果表明,该速度指令有以下特点下面举个例子,图显示了从开始到有个最大速度的梯形分布图。为了保持预期速度的轨道在间断线,该系统定义初始值......”

9、“.....在时刻,变到,作为个结论,我们知道会产生更高的速度。在时刻,产生个指令速度。然后在时刻,指令速度为,与期望速度分布相等。当在速度比较高时,比小,量化的影响更显著。影响效果也可以解释为中间的速度不能发生在与与以及与之间等等。图基于的控制系统因此,这个算法既不需要计时器,也不需要查找表,并且可以在很高的速度下应用。它的缺点是量化会产生定的影响,这个量化取决于的数量。由目前的技术,最小微妙。这个的数量在速度大约为步进每秒产生的量化水平为步进,这表明了问题的严重性。硬件实现为了减少计算的时间,硬件的实现问题被提了出来。第节提出的算法由传统的硬件就很容易实现。硬件允许多个任务并行执行,因此,可以提供个有效的并行执行的方法,这个方法可以大大减少计算时间......”

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