基于FPGA控制的懸掛運動控制系統(tǒng)設計

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

3．2 做圓運動的算法和實現(xiàn)
本系統(tǒng)設計指標懸掛物能夠畫一個圓，采用微分曲線直線逼近法，首先將圓周等分為N 份，將每小份弧線段等效為直線段畫出，N越大，曲線就越光滑。設所畫圓的圓心坐標為(x0，y0)，半徑為25 cm，(x，y)為圓周上的任意一點，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求圓上點的坐標，算法復雜；若采用圓的參數(shù)方程：X=x0+25cosθ，Y=y0+25sinθ，則圓的坐標僅與參數(shù)θ有關。因此，使角度以θ某一設定的角度步長ω累加，使θ+pω在周期[θ，θ+2π]內(nèi)變化，其中p為累加值。這樣就可以采樣到圓上均勻的點，顯然，角度步長ω越小，在圓周上取得點越多，控制也會更精確。根據(jù)圓的參數(shù)方程，計算圓上點的坐標，通過調(diào)用定點程序來實現(xiàn)。畫圓流程圖如圖9所示。

4 結(jié) 語
系統(tǒng)硬件在智能型可編程器件實驗系統(tǒng)KH-310集成開發(fā)，軟件設計在QuartusⅡ環(huán)境下。系統(tǒng)各組成模塊通過Modelsim進行仿真，選用優(yōu)化效率和兼容性好的綜合器Synplify對程序進行綜合，用A1tera公司的EPEC6Q24OC8L作為編程芯片，系統(tǒng)在1 MHz下工作，經(jīng)現(xiàn)場實驗，其結(jié)果表明：該系統(tǒng)可以通過鍵盤任意設置懸掛運動物體的位置；在規(guī)定時間和運動區(qū)域的情況下，可以快速地完成運動距離；可以完成運動坐標點的顯示和電機啟／停功能。
本文設計的基于FPGA控制的步進電機懸掛運動控制系統(tǒng)具有可靠的硬件和優(yōu)良的軟件設計支持，可實現(xiàn)對懸掛運動的精確定位。利用FPGA實時控制能力和步進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(tǒng)，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(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國防建設中，使用和推廣這種系統(tǒng)，有著十分重要的現(xiàn)實意義。