开放式数控是数控系统中的最活跃的分支。开放式运动控制器是数控系统的核心。对于数控系统来说,最重要就是按照指令要求,控制各轴电机按预定轨迹运动,而此功能的实现正是由运动控制器来完成的。运动控制器以其特有的灵活性和优异的运动轨迹控制能力使许多工业生产设备焕发出勃勃生机。 随着微电子技术与半导体工艺的发展,DSP 芯片的性能不断提高,成本不断下降,而且专门针对电机控制的各种 DSP 芯片也不断涌现,因此目前高性能运动控制器大都采用 DSP 芯片为核心。基于 DSP 的运动控制器不但能使复杂的算法和功能得以实现,而且采用软硬件配合开发,方便,有一定的灵活性;但如果外围电路采用分立元件,则会由于数量较多,可靠性不高。 本文在分析了运动控制器的原理上,提出了采用 DSP+FPGA 为核心设计运动控制器的方案。该方案将 DSP 和 FPGA 相结合,一方面 DSP 作为运动控制器的核心处理器,具有灵活的编程功能,能实时方便地实现复杂的速度控制算法,提高了控制性能;另一方面将大量的逻辑控制功能和外围接口电路集成在 FPGA 中,提高了运动控制器的可靠性和稳定性。同时,因为 FPGA 具有在现场可重构的特性,保证了运动控制器具有良好的开放性,也大大方便了系统的设计和调试。 论文首先对运动控制器的主要应用领域、研究现状做了概括介绍; 接着对运动控制器的分类及原理进行了一般性研究;然后分析了运动控制器的基本组成及其关键技术;在此基础上结合数控雕刻机系统,完成了以 DSP+FPGA 为核心的多轴运动控制器的软、硬件设计,并通过实践验证了设计的可行性和稳定性。