CNC步進(jìn)電機(jī)控制4 -積分器
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秘訣
在我們的實(shí)現(xiàn)中，PC不會(huì)向FPGA發(fā)送任何位置或速度信息。 相反，它會(huì)發(fā)送加速度和時(shí)間信息。 FPGA 使用積分器將它們轉(zhuǎn)換為速度和位置（并相應(yīng)地驅(qū)動(dòng)階躍/二極管信號(hào)）。
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/202401/454913.htm因此，我們的運(yùn)動(dòng)控制器充當(dāng)加速度積分器。 這很容易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/FPGA">FPGA中，積分器只是一個(gè)累加器。 以下“C”代碼說(shuō)明了FPGA在每個(gè)時(shí)鐘周期的性能：
// Acceleration is known (provided by the PC) Speed += Acceleration; Position += Speed;
加速積分器示例
讓我們舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)明：我們想將軸移動(dòng) +50。
我們可以做到以下幾點(diǎn)：
加速 +1 持續(xù) 5 個(gè)時(shí)鐘周期。
加速 0 5 個(gè)時(shí)鐘周期。
加速 -1 5 個(gè)時(shí)鐘周期。
經(jīng)過(guò) 15 個(gè)時(shí)鐘周期后，我們的積分器已達(dá)到位置 +50。
| 周期 | 加速度 | 速度 | 位置 |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | +1 | +1 | +1 |
| 2 | +1 | +2 | +3 |
| 3 | +1 | +3 | +6 |
| 4 | +1 | +4 | +10 |
| 5 | +1 | +5 | +15 |
| 6 | 0 | +5 | +20 |
| 7 | 0 | +5 | +25 |
| 8 | 0 | +5 | +30 |
| 9 | 0 | +5 | +35 |
| 10 | 0 | +5 | +40 |
| 11 | -1 | +4 | +44 |
| 12 | -1 | +3 | +47 |
| 13 | -1 | +2 | +49 |
| 14 | -1 | +1 | +50 |
| 15 | -1 | 0 | +50 |
很簡(jiǎn)單，對(duì)吧？
定點(diǎn)精度算術(shù)
現(xiàn)在出現(xiàn)了一個(gè)問題：FPGA時(shí)鐘的運(yùn)行速度比步進(jìn)器接受的步進(jìn)要快得多。 因此，計(jì)算必須對(duì)小數(shù)進(jìn)行。 例如，我們可以確定上面的位置 50 實(shí)際上代表硬件中的 0.000050mm。
經(jīng)過(guò)慎重考慮，我們決定使用 64 位定點(diǎn)精度算術(shù)。
更多細(xì)節(jié)：
加速使用 16 位。
速度使用 40 位。
Position 使用 64 位。步進(jìn)器位置位于 20 個(gè)有效位（位 44 到 63）中。每當(dāng)步進(jìn)位（位 44）發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送一個(gè)步進(jìn)脈沖。
（CNC 步進(jìn)電機(jī) CNC 步進(jìn)電機(jī) CNC）
當(dāng)然，對(duì)于 3 軸系統(tǒng)，我們每個(gè)都有 3 個(gè)（3 個(gè)位置、3 個(gè)速度和 3 個(gè)加速度寄存器）。 PC 提供 3 個(gè)加速度數(shù)字組（每個(gè)加速度數(shù)字 16 位）加上持續(xù)時(shí)間，F(xiàn)PGA 使用積分器自動(dòng)計(jì)算速度和位置。
評(píng)論