基于FPGA技術(shù)的全方位移動(dòng)機器人運動(dòng)控制系統的方案設計

　　這種算法雖然比較直觀(guān)，但由于是全量輸出，所以每次輸出均與過(guò)去的所有狀態(tài)有關(guān)，計算時(shí)要對e(k)進(jìn)行累加，計算機運算量大。

　　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(dòng)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(guò)加權處理獲得比較好的控制效果。

　　根據以上公式推導，結合FPGA的工作特點(diǎn)，本文設計了適合FPGA的增量式PID實(shí)現結構。

　　由圖7可以看出，增量式PID控制算法程序結構，只要最近的3個(gè)誤差采樣值就可以加權計算。這在FPGA內部完全可以并行實(shí)現，移位部分結構類(lèi)似FIR濾波器的實(shí)現結構，難點(diǎn)是FPGA設計時(shí)對有符號數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測試方法，它能夠獲取并顯示可編程片上系統(SOPC)的實(shí)時(shí)信號，它可以隨設計文件一起下載到FPGA中，用于捕捉FPGA內部節點(diǎn)和I/0引腳的狀態(tài)，就如同使用真的邏輯分析儀一樣，對設計進(jìn)行在線(xiàn)仿真，但又不影響硬件系統的工作。為了檢驗測得的全向輪實(shí)際速度值是否準確，對設計的測速模塊進(jìn)行了在線(xiàn)仿真。設定每個(gè)全向輪以固定的速度轉動(dòng)，對比測得的實(shí)際速度值和設定的速度值，如圖8所示。