基于SOPC的嵌入式数控系统控制算法的研究与实现

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1、分类号⋯⋯⋯⋯UDC中南大学密级⋯⋯⋯⋯编号⋯⋯⋯⋯CENTRALSoUTHUNIVERSITY硕士学位论文论文题目学科、专业研究生姓名导师姓名及专业技术职称蒸i受Q脸．煦巍A蠡熬控蚕．统揎龇算法鲍⋯．⋯⋯⋯⋯⋯一研窕量囊巩⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．煞簋扭科学量燕拳⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．郑重华⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．藏瓿华一熬撬⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2011年5月ResSuperVisor：P墅Q￡』i垒坠gXi丛坠垒CoUegeofInformationScience&EngineeringCentralSou

2、thUniversi锣ChangshaHunanRR．C原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：丛阵日期：址年上月一日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位

3、论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。．期：——年一月一日摘要本文基于SOPC嵌入式技术，研究主、从处理器结构的嵌入式数控系统，并在FPGA从处理器系统中设计了总线接口模块、粗插补模块、精插补模块和手轮脉冲模块等，实现了基于SOPC的数控系统的控制算法。在分析脉冲增量插补和数据采样插补等算法的基础上，研究并提出了一种新型的圆弧割线插补算

4、法。经过与圆弧的切线插补算法及弦线插补算法进行误差分析与对比，并用Mat1ab进行仿真测试，证实了本算法的正确性，且本算法提高了插补精度。根据数控系统中脉冲增量插补的基本原理，在从处理器系统的FPGA电路中设计出一个精插补器，基于数字积分插补法，实现了多轴联动控制脉冲的输出；并且针对脉冲输出不均匀的问题，提出了脉冲均分的控制算法，用Verilog硬件描述语言设计了控制电路，通过波形仿真，解决了脉冲输出的平稳性问题，并通过电路测试及现场检测，得到了多轴联动控制脉冲的均分输出，从而验证了精插补器的功能。在分析数控系统加减

5、速控制算法的基础上，对直线加减速算法进行了规划，并针对传统的直线加减速过程中会出现速度突变及效率低下的现象，提出了直线加减速的改进方法，通过对同一条曲线的仿真表明，改进后的算法比改进前的算法效率有了明显的提高。目前大多数数控系统插补的基本原理都是通过专用的CAM软件将原有图形划分为许多微小直线段进行插补，这些微小线段间会有拐点产生。本文针对圆弧的割线插补法产生的微小线段而产生的拐点问题进行研究，提出了割线插补时产生拐点的速度限制模型。关键词插补算法，SOPC，割线插补，精插补器，加减速ABSTRACTOnt11eba

6、LsisofSOPC(SystemonProg阳mmableChip)embeddedtechnology’theembeddedCNC(ComputerNumericalContr01)systemwitllmaster-slaveprocessorarchitecturew懿studiedillthisdissemtion．Andinaddition，t11ebusinterfacemodule，c11Jdeinte印olationmodule，fineinte印olationmoduleandwheelpuls

7、emoduleweredesignediIltheslaVeprocessorsystemofFPG八mecontrolalgorithmofCNCsystembasedonSOPCw嬲realizedatthes锄etime．Thl．ou曲analyzingthepulsei11crementinte叩olationandda协sampling洒te叩olationalgoritI】ms，．anewalgorit№naInedsec觚tinte印olationofarcw嬲proposed．Accordingt0t

8、heerroranalysisandcomparisonwimmetangentofchordinte叩olationandsecantofarCinte印olationalgorithms，tIlesimulationresultSthrou曲Matlabsimulatorconfi姗ed廿1eValidit)，ofournewalgorit