基于FPGA控制的懸掛運動(dòng)控制系統設計

從鍵盤(pán)輸入起始坐標值(xd，yd)，將(xd，yd)代入式(1)和式(2)中計算出L1和L2，再從鍵盤(pán)輸入終點(diǎn)坐標值(xe，ye)代入式(3)和式(4)中計算出L1'和L2'，兩點(diǎn)(定點(diǎn))運動(dòng)算法流程圖如圖8所示。

3．2 做圓運動(dòng)的算法和實(shí)現
本系統設計指標懸掛物能夠畫(huà)一個(gè)圓，采用微分曲線(xiàn)直線(xiàn)逼近法，首先將圓周等分為N 份，將每小份弧線(xiàn)段等效為直線(xiàn)段畫(huà)出，N越大，曲線(xiàn)就越光滑。設所畫(huà)圓的圓心坐標為(x0，y0)，半徑為25 cm，(x，y)為圓周上的任意一點(diǎn)，由此確定圓的方程為：(x-x0)2+(y-y0)2=252。若直接使用該方程來(lái)求圓上點(diǎn)的坐標，算法復雜；若采用圓的參數方程：X=x0+25cosθ，Y=y0+25sinθ，則圓的坐標僅與參數θ有關(guān)。因此，使角度以θ某一設定的角度步長(cháng)ω累加，使θ+pω在周期[θ，θ+2π]內變化，其中p為累加值。這樣就可以采樣到圓上均勻的點(diǎn)，顯然，角度步長(cháng)ω越小，在圓周上取得點(diǎn)越多，控制也會(huì )更精確。根據圓的參數方程，計算圓上點(diǎn)的坐標，通過(guò)調用定點(diǎn)程序來(lái)實(shí)現。畫(huà)圓流程圖如圖9所示。

4 結 語(yǔ)
系統硬件在智能型可編程器件實(shí)驗系統KH-310集成開(kāi)發(fā)，軟件設計在QuartusⅡ環(huán)境下。系統各組成模塊通過(guò)Modelsim進(jìn)行仿真，選用優(yōu)化效率和兼容性好的綜合器Synplify對程序進(jìn)行綜合，用A1tera公司的EPEC6Q24OC8L作為編程芯片，系統在1 MHz下工作，經(jīng)現場(chǎng)實(shí)驗，其結果表明：該系統可以通過(guò)鍵盤(pán)任意設置懸掛運動(dòng)物體的位置；在規定時(shí)間和運動(dòng)區域的情況下，可以快速地完成運動(dòng)距離；可以完成運動(dòng)坐標點(diǎn)的顯示和電機啟／停功能。
本文設計的基于FPGA控制的步進(jìn)電機懸掛運動(dòng)控制系統具有可靠的硬件和優(yōu)良的軟件設計支持，可實(shí)現對懸掛運動(dòng)的精確定位。利用FPGA實(shí)時(shí)控制能力和步進(jìn)電機的精確定位能力，完全可以設計出高性能高精度的控制系統，例如改善人工清洗高樓幕墻容易發(fā)生危險狀況，將懸掛物設置成清洗機構。在現代工業(yè)、農業(yè)和國防建設中，使用和推廣這種系統，有著(zhù)十分重要的現實(shí)意義。