基于FPGA技術(shù)的全方位移動機(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)的方案設(shè)計
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這種算法雖然比較直觀，但由于是全量輸出，所以每次輸出均與過去的所有狀態(tài)有關(guān)，計算時要對e(k)進(jìn)行累加，計算機(jī)運(yùn)算量大。
于是產(chǎn)生了增量式PID算法：
上述公式(7)為增量式PID控制算法。只輸出控制增量，誤動作影響較小，且控制增量只與最近幾次的采樣值有關(guān)，容易通過加權(quán)處理獲得比較好的控制效果。
根據(jù)以上公式推導(dǎo)，結(jié)合FPGA的工作特點(diǎn)，本文設(shè)計了適合FPGA的增量式PID實現(xiàn)結(jié)構(gòu)。
由圖7可以看出，增量式PID控制算法程序結(jié)構(gòu)，只要最近的3個誤差采樣值就可以加權(quán)計算。這在FPGA內(nèi)部完全可以并行實現(xiàn)，移位部分結(jié)構(gòu)類似FIR濾波器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，難點(diǎn)是FPGA設(shè)計時對有符號數(shù)的熟練操作和保證累加器不能溢出。
一種高效的硬件測試手段和系統(tǒng)測試方法，它能夠獲取并顯示可編程片上系統(tǒng)(SOPC)的實時信號，它可以隨設(shè)計文件一起下載到FPGA中，用于捕捉FPGA內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和I/0引腳的狀態(tài)，就如同使用真的邏輯分析儀一樣，對設(shè)計進(jìn)行在線仿真，但又不影響硬件系統(tǒng)的工作。為了檢驗測得的全向輪實際速度值是否準(zhǔn)確，對設(shè)計的測速模塊進(jìn)行了在線仿真。設(shè)定每個全向輪以固定的速度轉(zhuǎn)動，對比測得的實際速度值和設(shè)定的速度值，如圖8所示。
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