[发明专利]基于FPGA+DSP的双运动平台同步控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于FPGA+DSP的双运动平台同步控制系统，其特征在于：包括双运动平台的定位及同步控制单元和位置测量单元，双运动平台的定位及同步控制单元包括DSP处理器和驱动电路，双运动平台分别与驱动电路连接，驱动电路通过控制接口与DSP处理器连接，位置测量单元包括测量电路和FPGA，双运动平台并分别与测量电路、归零电路和限位电路连接，测量电路、归零电路和限位电路分别通过位置检测接口与FPGA连接，FPGA通过通信接口与上位机连接。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA+DSP的双运动平台同步控制系统，其特征在于：双运动平台的定位及同步控制单元中，驱动电路包括运动平台a驱动电路及运动平台b驱动电路；DSP处理器与运动平台a驱动电路及运动平台b驱动电路之间通过控制接口进行连接，运动平台a驱动电路、运动平台b驱动电路分别直接驱动位于运动平台a、运动平台b上的电机进行运动。

3.根据权利要求2所述的基于FPGA+DSP的双运动平台同步控制系统，其特征在于：位置测量单元中，测量电路包括运动平台a光栅测量电路及运动平台b光栅测量电路，位于运动平台a、运动平台b导轨上的光栅尺分别连接运动平台a光栅测量电路、运动平台b光栅测量电路，运动平台a光栅测量电路、运动平台b光栅测量电路与FPGA之间通过位置检测接口连接。

4.根据权利要求3所述的基于FPGA+DSP的双运动平台同步控制系统，其特征在于：运动平台的归零电路将归零信号通过位置检测接口传送到FPGA中，控制系统进行归零操作。

5.根据权利要求4所述的基于FPGA+DSP的双运动平台同步控制系统，其特征在于：运动平台的限位电路包括运动平台a、运动平台b的两端分别设有的两级限位开关，前一级用于切断控制输入，后一级用于切断控制输出，限位电路将运动平台的状态信息通过位置检测接口传送到FPGA，控制系统进行限位操作。

6.根据权利要求5所述的基于FPGA+DSP的双运动平台同步控制系统，其特征在于：通信接口采用USB2.0接口与上位机进行通讯，接收上位机发送的指令和数据以及向上位机发送双运动平台的状态数据。

7.一种基于FPGA+DSP的双运动平台同步控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)开始；

2)是否进行归零运动？是则进入下一步；否则进入步骤5)；

3)控制运动平台进行归零；

4)归零运动是否结束？是则进入下一步；否则返回上一步；

5)是否终止运动？是则进入步骤8)；否则进入下一步；

6)运动平台运动到指定位置；

7)运动平台是否运动到指定位置？是则进入下一步；否则返回上一步；

8)存储数据；

9)结束。

8.根据权利要求7所述的基于FPGA+DSP的双运动平台同步控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)FPGA接收到上位机发送的预先规划且合理的起始位置及运动轨迹指令后，运动平台控制系统控制开始，并判断是否需要进行归零运动，如果是，则控制运动平台进行归零运动，如果不是则执行下一步；

2)FPGA经通信接口实时接收上位机发送的信息，判断是否终止运动，如果是，则存储数据并结束控制流程，如果不是则执行下一步；

3)控制系统中的双运动平台定位及同步控制单元通过接收的位置信息，驱动运动平台a和运动平台b的上电机运行，使平台运动到指定位置，同时双运动平台位置测量单元实时计算运动平台的位置，作为运动平台定位及同步的控制参数；

4)在运动平台运动的过程中，DSP处理器控制并实现运动平台a、运动平台b之间的同步，直到完成上位机规划的轨迹且运动到指定位置，存储数据并结束控制流程。

9.根据权利要求8所述的基于FPGA+DSP的双运动平台同步控制系统的控制方法，其特征在于：双运动平台定位及同步控制单元误差校正包括以下步骤：

1)运动控制模块中运动平台a的运动控制模块和运动平台b的运动控制模块将加载上位机预先规划的运动轨迹数据；运动控制模块中运动平台a的运动控制模块将规划的运动数据和系统传感器采样到的运动数据进行比较得到差值，并将其转化为驱动相应运动执行模块的信号；运动控制模块中运动平台b的运动控制模块将规划的运动数据和系统传感器采样到的运动数据进行比较得到差值，再加上同步误差校正模块输出的误差校正信号，最终将其转化为驱动相应运动执行模块的信号；

2)运动执行模块中运动平台a的运动执行模块接收到相应运动控制模块输出的驱动信号执行相应的运动；同时运动平台b的运动执行模块接收到相应运动控制模块输出的驱动信号执行相应的运动；

3)运动平台a和运动平台b的位置信息由位置检测模块反馈到输入端同规划的轨迹相减分别得到运动平台a的跟踪误差和运动平台b的跟踪误差。