基于FPGA+MCU的伺服電機(jī)控制器設(shè)計(jì)

電子機(jī)電論文編號(hào):JD1079  論文字?jǐn)?shù):11967,頁(yè)數(shù):47

目  錄
 摘要
 ABSTRACT
 1引言 ……………………………………………………………………1
 1.1項(xiàng)目背景  ……………………………………………………………1
 1.2研究意義  ……………………………………………………………1
 2 系統(tǒng)組成………………………………………………………………2
 2.1 運(yùn)動(dòng)控制器 …………………………………………………………2
 2.1.1 MCU功能  …………………………………………………………2
 2.1.2 FPGA功能 …………………………………………………………2
 2.1.3光電隔離模塊功能   ………………………………………………2
 2.2伺服驅(qū)動(dòng)器  …………………………………………………………2
 2.2.1常用伺服驅(qū)動(dòng)器簡(jiǎn)介 ………………………………………………2
 2.3伺服電機(jī)………………………………………………………………3
 2.3.1伺服電機(jī)簡(jiǎn)介………………………………………………………3
 2.3.2伺服電機(jī)工作原理…………………………………………………4
 2.3.3伺服電機(jī)的控制……………………………………………………4
 2.4HMI ……………………………………………………………………4
 2.5控制器上位機(jī)部分……………………………………………………4
 2.5.1上位機(jī)功能…………………………………………………………4
 2.6以太網(wǎng)模塊……………………………………………………………4
 2.6.1以太網(wǎng)模塊功能……………………………………………………4
 3 FPGA接口模塊詳細(xì)介紹………………………………………………5
 3.1實(shí)現(xiàn)功能………………………………………………………………5
 3.1.1 速度控制模塊  ……………………………………………………5
 3.1.2 位置控制模塊  ……………………………………………………5
 3.1.3 CPU接口模塊 …………………………………………………………6
 3.2速度與位置檢測(cè)算法討論………………………………………………6
 3.2.1M法……………………………………………………………………6
 3.2.2T法…………………………………………………………………6
 3.2.3等精度測(cè)頻算法……………………………………………………6
 3.2.4高精度數(shù)字測(cè)速算法………………………………………………9
 3.3速度與位置控制算法…………………………………………………20
 3.4硬件部分…………………………………………………………………14
 3.4.1ALTERA FPGA介紹 ……………………………………………………14
 3.4.2FPGA硬件部分  ………………………………………………………14
 3.4.2.1電源及晶振部分 …………………………………………………14
 3.4.2.2內(nèi)存及FLASH ……………………………………………………15
 3.4.2.3主芯片……………………………………………………………15
 3.4.2.4JTAG下載…………………………………………………………16
 3.4.3輸入輸出光電隔離…………………………………………………17
 3.4.3.1輸入光電隔離模塊………………………………………………17
 3.4.3.2輸出光電隔離模塊………………………………………………18
 3.5軟件部分 ………………………………………………………………18
 3.5.1 verilog HDL編程語(yǔ)言介紹 ………………………………………18
 3.5.2輸入輸出端子定義……………………………………………………18
 3.5.3寄存器定義…………………………………………………………19
 3.5.4FPGA架構(gòu)………………………………………………………………20
 3.5.5主要模塊介紹 ……………………………………………………20
 4 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ……………………………………………………………22
 5 應(yīng)用案例 …………………………………………………………………24
 6 結(jié)論 ………………………………………………………………………26
 謝辭
 參考文獻(xiàn)
 附錄

摘  要
 本文首先對(duì)通用伺服控制平臺(tái)項(xiàng)目做了整體的設(shè)計(jì)規(guī)劃，并著重分析了基于FPGA的電機(jī)接口模塊的設(shè)計(jì)和核心算法，給出相應(yīng)的接口電路，并對(duì)等精度算法和設(shè)計(jì)思路在ALTERA QUARTUS 9.0的環(huán)境下進(jìn)行了仿真，在實(shí)驗(yàn)電路上進(jìn)行了測(cè)試。主要目的在于研究出一款高性能的基于FPGA的伺服電機(jī)接口模塊。
關(guān)鍵詞：伺服控制平臺(tái) FPGA 等精度算法 電機(jī)接口模塊

  
 
 
 THE DESIGN OF FPGA+MCU BASED SERVO
MOTOR CONTROLLER
ABSTRACT

 This first general-purpose of this dissertation is the overall project design and planning for the servo control platform, and also it analyzed the core algorithms for the FPGA based interface design. Given a appropriate interface circuit ,An equal precision algorithms designed with FPGA is introduced．It adopts Verilog Hardware
Description Language to implement in servo motor interface modules ,and adds pulse width measurement on the base of traditional frequency measurement, and the HDL was simulated in the ALTERA QUARTUS 9.0 environment. Intended to design a high-performance FPGA-based servo motor interface module. 
 Keywords：servo control platform  FPGA  equal precision algorithm  servo motor interface module