3BHB005243R0105通过DSP算法和CPLD配置进行适当的调整来实现不同的硬件功能模块

3BHB005243R0105通过DSP算法和CPLD配置进行适当的调整来实现不同的硬件功能模块

DSP的数据运算处理功能强大,即使在很复杂的控制中,采样周期也可以取得很小,控制效果更接近于连续系统。把DSP与PC的各自优势结合将是高性能数控系统的发展趋势。本运动控制器采用TI公司的高性能浮点DSP作为主控芯片,通过ISA接口与PC协调并进行数据交换,以PC计算机作为基本平台,以DSP高速运动控制卡作细插补、伺服控制的核心,对直线电机的运动进行控制,取得了良好的实际应用效果。

基于“ PC+ 运动控制器”结构的开放式机器人运动控制系统能够充分利用 PC 开放程度高、通用性好、处理能力强等特点以及运动控制器运算速度快、实时性能好、控制能力强等特点，因此得到较快发展，成为目前的研究热点。但目前采用此种结构的开放式机器人运动控制系统中，不管是控制器供应商所提供的运动控制器或者是科研人员自主设计的运动控制器，在通用性、软硬件可重构方面都存在一些问题，影响着机器人运动控制系统的开放性。因此，本文通过研究开放式机器人运动控制器的结构特点，制定了基于 DSP+FPGA的开放式机器人运动控制器的总体设计方案。根据所制定的设计方案，设计并实现了基于 DSP+FPGA 的开放式机器人运动控制器，并研究了基于开放式机器人运动控制器的

运动控制核心算法。本文通过充分利用 DSP 的高速数字信号处理能力和 FPGA 的强大并发控制能力以及丰富的逻辑资源来使运动控制器获得较高的运算与控制能力。通过充分利用 FPGA 的逻辑编程能力来代替集成芯片以及实现逻辑连接，实现运动控制器的软硬件可重构，提高机器人运动控制器的开放性。并通过研究曲线拟合预处理技术以及速度前瞻技术来提高运动控制器的控制效率，实现高速运动控制。

本文所设计的机器人运动控制器应用于开放式机器人控制系统中，与工业 PC 、伺服系统、机器人本体等组成开放式机器人控制系统。控制系统结构形式为 PC+ 运动控制器，其中 PC 主要实现人机界面、参数配置、路径规划、机器人运动学正变换与逆变换、多机通信等功能。而基于 DSP+FPGA 的运动控制器则主要完成实时性要求较高的轨迹规划、速度规划、位置控制、以及状态反馈等任务。 PC 与运动控制器采用具有开放性的 PC104Plus 总线进行通信，通过双端口 RAM 进行数据共享与同步。系统总体结构如图 2.1 所示。其中 I/O 接口卡主要完成光耦隔离和电平转换，保护运动控制器不因来自伺服系统的脉冲电压而受到损害。伺服系统实现对机器人运动关节的伺服驱动和光电编码反馈，为运动控制器提供实时的机器人运动关节速度和位置状况。

运动控制器是数控机床、机器人等一类机电一体化设备中常用的核心运动控制部件。现代数控技术对运动控制系统的开放性、实时性、加工速度和精确度等性能指标提出了越来越高的要求。随着集成电路技术、微电子技术、计算机技术不断发展，运动控制器已经从以单片机、微处理器和专用芯片作为核心的运动控制器发展到基于PC机平台的以数字信号处理器(DSP)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)作为核心处理器的协处理架构的开放式运动控制器。这种将P C机的信息处理能力和开放式的特点与运动控制器很强的运动轨迹控制能力有机地结合在一起，具有信息处理能力强、开放程度高、运动轨迹控制准确和通用性好的特点。这种模式在一个统一的人机对话平台上，通过DSP算法和CPLD配置进行适当的调整来实现不同的硬件功能模块，可以方便地和多种类型的驱动器进行连接。因此现在基于PC的新一代运动控制器成为控制系统的主流和发展方向。

本文开发的开放式运动控制器以PC机为平台，完成坐标变换、轨迹规划、粗插补运算等控制指令的设置和发送，同时可以实时显示当前伺服系统的运动位置、速度和电机状态等参数。运动控制器以DSP芯片作为核心处理器，完成数据处理和控制算法、进行保护中断的处理，通过PCI或USB总线与PC机实时通讯。CPLD芯片作为协处理器完成编码信号的采集，鉴相处理，对脉冲和模拟量进行配置和输出，把DSP处理过的控制数据经过内部转换送到外部设备，并管理DSP和各种外部设备的接口。该运动控制器可以完成非匀速比同步运动控制，支持NURBS插补，并提供了丰富的动态链接库函数。

ABB CRBX01

ABB PM866 3BSE050200R1

ABB PPD113B01-10-150000 3BHE023784R0123

ABB 3BDH000741R1 CTI 21-P Ex

ABB NDCU-33CX 3AUA0000052751

ABB NAMU-01C 64702475D

ABB APBU-44C 64669982

ABB TB850 3BSC950193R1

ABB CI854AK01 3BSE030220R1

ABB LDGRB-01 3BSE013177R1

ABB DSTC190

ABB 1TGE106170M4200

ABB CTB810  HN800

ABB TB852 3BSC950263R1

ABB CMA121

ABB UFC760BE141 3BHE004573R0141

ABB AO2000 LS25

ABB PM866K01 3BSE050198R1

ABB AD02

ABB AI02J

ABB AI03

ABB DSTA131

ABB CTB810  HN800

ABB DSSA165

ABB AI02J

ABB ACU-01B

ABB XVC724BE102 3BHE009017R0102