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CNC步进电机控制4 -积分器

作者: 时间:2024-01-17 来源:EEPW编译 收藏
秘诀

在我们的实现中,PC不会向发送任何位置或速度信息。 相反,它会发送加速度和时间信息。 使用将它们转换为速度和位置(并相应地驱动阶跃/二极管信号)。

本文引用地址://www.cazqn.com/article/202401/454913.htm

因此,我们的运动控制器充当加速度。 这很容易实现,因为在中,只是一个累加器。 以下“C”代码说明了FPGA在每个时钟周期的性能:

  // Acceleration is known (provided by the PC)
  Speed += Acceleration;
  Position += Speed;
加速积分器示例

让我们举个例子来说明:我们想将轴移动 +50。

我们可以做到以下几点:

  1. 加速 +1 持续 5 个时钟周期。

  2. 加速 0 5 个时钟周期。

  3. 加速 -1 5 个时钟周期。

经过 15 个时钟周期后,我们的积分器已达到位置 +50。

周期加速度速度位置
0000
1+1+1+1
2+1+2+3
3+1+3+6
4+1+4+10
5+1+5+15
60+5+20
70+5+25
80+5+30
90+5+35
100+5+40
11-1+4+44
12-1+3+47
13-1+2+49
14-1+1+50
15-10+50

很简单,对吧?

定点精度算术

现在出现了一个问题:FPGA时钟的运行速度比步进器接受的步进要快得多。 因此,计算必须对小数进行。 例如,我们可以确定上面的位置 50 实际上代表硬件中的 0.000050mm。

经过慎重考虑,我们决定使用 64 位定点精度算术。
更多细节:

  • 加速使用 16 位。

  • 速度使用 40 位。

  • Position 使用 64 位。步进器位置位于 20 个有效位(位 44 到 63)中。每当步进位(位 44)发生变化时,就会向发送一个步进脉冲。

当然,对于 3 轴系统,我们每个都有 3 个(3 个位置、3 个速度和 3 个加速度寄存器)。 PC 提供 3 个加速度数字组(每个加速度数字 16 位)加上持续时间,FPGA 使用积分器自动计算速度和位置。

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