基于FPGA技術(shù)的全方位移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

　　A、B兩相信號(hào)是相位相差90°的正交方波脈沖串，每個(gè)脈沖代表被測(cè)對(duì)象旋轉(zhuǎn)了一定的角度，A、B之間的相位關(guān)系則反映了被測(cè)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)方向。在FPGA中設(shè)計(jì)4倍頻和鑒向電路，本設(shè)計(jì)采用2路輸出：一路輸出方向，另一路輸出脈沖，并對(duì)鑒向倍頻電路進(jìn)行仿真，如圖5所示。

　　根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)來測(cè)量轉(zhuǎn)速的方法有M法、T法以及M/T法3種。M法適用于高速測(cè)量場(chǎng)合，在低速時(shí)有較大的誤差;而T法，恰恰相反，在低速時(shí)測(cè)量準(zhǔn)確，高速時(shí)誤差較大。

　　本設(shè)計(jì)采用文獻(xiàn)所描述的方法。該方法如圖6所示，設(shè)定參考閘門時(shí)間為固定的1個(gè)值，它只是作為參考信號(hào)和編碼信號(hào)共同確定實(shí)際的閘門時(shí)間。這樣確定的閘門時(shí)間為被測(cè)信號(hào)的整周期倍，能夠有效提高測(cè)量精度。則測(cè)得的速度為：

　　4. 增量式PID控制原理及其FPGA實(shí)現(xiàn)

　　實(shí)際機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型不可避免地存在一定程度的參數(shù)不確定性，且三輪全方位移動(dòng)機(jī)器人的正交全向輪在行走時(shí)會(huì)與地面交替接觸而產(chǎn)生一些不確定摩擦轉(zhuǎn)矩，這些都會(huì)給機(jī)器人的精確控制帶來難度。為了對(duì)三輪全方位移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行精確的控制，系統(tǒng)采用PID速度閉環(huán)控制算法對(duì)機(jī)器人的3個(gè)全向輪進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。

　　令采樣周期為TS，將連續(xù)PID公式離散化后可得到數(shù)字PID算法表達(dá)式：

　　式中：k為采樣序號(hào);u(k)為第k個(gè)采樣時(shí)刻的計(jì)算機(jī)輸出值;e(k)為第k個(gè)采