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文档介绍：基于 FPGA 的全数字交流伺服系统的信号处理研究
A Study on Signal Processing in Digitalized AC Servo Drive System Based on FPGA
刘永平皮佑国
Liu Yong-Ping Youguo Pi
(华南理工大学自动化科学与工程学院,广东广州 510640)
摘要:在简要介绍交流伺服驱动系统的基础上,提出一种基于 ACTEL 公司现场可编程逻
辑器件 APA300 的光电编码器与光栅尺信号处理电路。该电路由四倍频细分、辨向电路、计
数电路组成。介绍了设计过程,给出了详细的电路和仿真波形。
关键词:光电编码器;光栅尺;四倍频细分;辨向
中图分类号:TP274+.2
文献标识码:A
Abstract:On the basis of the brief introduction of the AC servo-drive system , Photoelectric
encoder and grating signal, which processing circuit was designed by the FPGA (Field
Programable Gate Arrays ) have been put forward , and the FPGA APA300 was produced by
ACTEL . The circuit consists of four sub-octave, the debate circuit, the circuit of counting。In the
paper it introduced the design processing and gave a detailed simulation of the circuit and
waveform。
Key words:Photoelectric encoder; grating; four sub-octave; identify
交流伺服系统如图 1 所示,它是以 DSP 芯片作为伺服驱动器的核心处理器,完成数据处
理和控制算法;FPGA 完成编码信号的采集与鉴相、光栅尺信号处理、接收运动控制卡发出
的脉冲信号与脉冲方向信号并返回给运动控制卡编码器脉冲信号等。采用 FPGA 作为脉冲或
模拟量输出接口,对信号的每一位都用门电路进行驱动,以高速匹配其他芯片进行信息交换。
由于 FPGA 内部是硬件电路,能实现真正的并行处理,这种预处理或后处理操作可以使 DSP
专注于复杂算法的实现,系统运行在准并行状态,加快了处理速度。
脉冲方向信号
驱动板
运
动 IPM
C 控 FPGA DSP
制 M
卡
光电编码器信号
脉冲信号
光栅尺信号
图 1 全数字交流伺服系统
、光栅尺信号及电路设计要求
永磁同步电机的速度闭环控制过程中,必须实时检测电机转子位置及转速信息,其检测
精确性直接影响对电机的控制精度。永磁同步电动机采用光电脉冲编码器来检测电动机转子
位置检测。位置直接闭环控制时必须实时测量轴的进给位置,进给轴的位置采用光删尺来