基于FPGA控制的懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

從鍵盤(pán)輸入起始坐標(biāo)值(xd，yd)，將(xd，yd)代入式(1)和式(2)中計(jì)算出L1和L2，再?gòu)逆I盤(pán)輸入終點(diǎn)坐標(biāo)值(xe，ye)代入式(3)和式(4)中計(jì)算出L1'和L2'，兩點(diǎn)(定點(diǎn))運(yùn)動(dòng)算法流程圖如圖8所示。

3．2 做圓運(yùn)動(dòng)的算法和實(shí)現(xiàn)
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)懸掛物能夠畫(huà)一個(gè)圓，采用微分曲線直線逼近法，首先將圓周等分為N 份，將每小份弧線段等效為直線段畫(huà)出，N越大，曲線就越光滑。設(shè)所畫(huà)圓的圓心坐標(biāo)為(x0，y0)，半徑為25 cm，(x，y)為圓周上的任意一點(diǎn)，由此確定圓的方程為：(x-x0)2+(y-y0)2=252。若直接使用該方程來(lái)求圓上點(diǎn)的坐標(biāo)，算法復(fù)雜；若采用圓的參數(shù)方程：X=x0+25cosθ，Y=y0+25sinθ，則圓的坐標(biāo)僅與參數(shù)θ有關(guān)。因此，使角度以θ某一設(shè)定的角度步長(zhǎng)ω累加，使θ+pω在周期[θ，θ+2π]內(nèi)變化，其中p為累加值。這樣就可以采樣到圓上均勻的點(diǎn)，顯然，角度步長(zhǎng)ω越小，在圓周上取得點(diǎn)越多，控制也會(huì)更精確。根據(jù)圓的參數(shù)方程，計(jì)算圓上點(diǎn)的坐標(biāo)，通過(guò)調(diào)用定點(diǎn)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。畫(huà)圓流程圖如圖9所示。

4 結(jié) 語(yǔ)
系統(tǒng)硬件在智能型可編程器件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)KH-310集成開(kāi)發(fā)，軟件設(shè)計(jì)在QuartusⅡ環(huán)境下。系統(tǒng)各組成模塊通過(guò)Modelsim進(jìn)行仿真，選用優(yōu)化效率和兼容性好的綜合器Synplify對(duì)程序進(jìn)行綜合，用A1tera公司的EPEC6Q24OC8L作為編程芯片，系統(tǒng)在1 MHz下工作，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果表明：該系統(tǒng)可以通過(guò)鍵盤(pán)任意設(shè)置懸掛運(yùn)動(dòng)物體的位置；在規(guī)定時(shí)間和運(yùn)動(dòng)區(qū)域的情況下，可以快速地完成運(yùn)動(dòng)距離；可以完成運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)點(diǎn)的顯示和電機(jī)啟／停功能。
本文設(shè)計(jì)的基于FPGA控制的步進(jìn)電機(jī)懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)具有可靠的硬件和優(yōu)良的軟件設(shè)計(jì)支持，可實(shí)現(xiàn)對(duì)懸掛運(yùn)動(dòng)的精確定位。利用FPGA實(shí)時(shí)控制能力和步進(jìn)電機(jī)的精確定位能力，完全可以設(shè)計(jì)出高性能高精度的控制系統(tǒng)，例如改善人工清洗高樓幕墻容易發(fā)生危險(xiǎn)狀況，將懸掛物設(shè)置成清洗機(jī)構(gòu)。在現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國(guó)防建設(shè)中，使用和推廣這種系統(tǒng)，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。