[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

说明书

本发明涉及一种基于FPGA+DSP的双运动平台同步控制系统及控制方法，其克服了现有技术中存在的双运动平台无法实现高速高精度同步控制的问题，有效实现双运动平台的高速高精度同步控制。本发明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。

技术领域：

本发明属于运动平台控制领域，涉及一种基于FPGA+DSP的双运动平台同步控制系统及控制方法。

背景技术：

目前，双运动平台同步控制广泛应用于现代化工业生产中，主要领域涉及机器人控制、机械传动和机床加工等，成果较多，应用也较广泛。

同步控制涉及到各分系统之间的关系，所以从它们之间相互关系可以分为并联(非耦合)式和交叉耦合式两种结构。

并联式同步控制结构相对而言比较简单易实现。其基本工作原理是：对于两个子系统，同时输入满足某种数学关系或者完全相同的轨迹指令信号，让各个子系统独立运动而实现同步运动。虽然并联式同步运动控制结构具有结构简单、易于实现的优点，但缺点也很明显，两个子系统的控制器输出仅仅依赖于自身的位置跟踪误差，各轴之间不共享误差信息，相当于对两个不具有耦合关系的独立系统进行同步控制。当其中一个子系统产生跟踪误差后，误差信息反馈给自身的闭环控制器进行修正；而另一个子系统仍然保持原来的运动状态。因此，任何一个子系统的跟踪误差将直接反映到同步误差上，整个系统不能对同步误差进行有效的补偿。

交叉耦合同步控制结构不同于并联式同步控制结构，其要在两个被控系统之间建立一定的耦合关系，即将同步误差或者子系统的跟踪误差反馈至子系统中，使得两个子系统的输出趋于同步。按照两个子系统同步控制结构中的作用或地位，交叉耦合式同步控制结构又可以划分为主从式同步控制与协调式同步控制结构两种。主从式同步控制结构中两个子系统分为主系统与从系统。其基本工作原理是：将系统的同步误差或者主系统的跟踪误差反馈至从系统的控制环节，以让从系统尽快跟踪主系统。协调式同步控制结构是相对于主从式同步控制而言，两个子系统以协调为主，不区分主从系统。其基本工作原理是：无论哪一个子系统出现扰动或者变化，对每一个子系统均会产生影响。

因此，如何在现有运动平台控制研究的基础之上，实现双运动平台高速高精度同步控制，是一个急需解决的问题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于FPGA+DSP的双运动平台同步控制系统及控制方法，其克服了现有技术中存在的双运动平台无法实现高速高精度同步控制的问题，有效实现双运动平台的高速高精度同步控制。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

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。

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。