基于FPGA技術(shù)的全方位移動機器人運動控制系統(tǒng)的方案設(shè)計

　　A、B兩相信號是相位相差90°的正交方波脈沖串，每個脈沖代表被測對象旋轉(zhuǎn)了一定的角度，A、B之間的相位關(guān)系則反映了被測對象的旋轉(zhuǎn)方向。在FPGA中設(shè)計4倍頻和鑒向電路，本設(shè)計采用2路輸出：一路輸出方向，另一路輸出脈沖，并對鑒向倍頻電路進(jìn)行仿真，如圖5所示。

　　根據(jù)脈沖計數(shù)來測量轉(zhuǎn)速的方法有M法、T法以及M/T法3種。M法適用于高速測量場合，在低速時有較大的誤差;而T法，恰恰相反，在低速時測量準(zhǔn)確，高速時誤差較大。

　　本設(shè)計采用文獻(xiàn)所描述的方法。該方法如圖6所示，設(shè)定參考閘門時間為固定的1個值，它只是作為參考信號和編碼信號共同確定實際的閘門時間。這樣確定的閘門時間為被測信號的整周期倍，能夠有效提高測量精度。則測得的速度為：

　　4. 增量式PID控制原理及其FPGA實現(xiàn)

　　實際機器人的數(shù)學(xué)模型不可避免地存在一定程度的參數(shù)不確定性，且三輪全方位移動機器人的正交全向輪在行走時會與地面交替接觸而產(chǎn)生一些不確定摩擦轉(zhuǎn)矩，這些都會給機器人的精確控制帶來難度。為了對三輪全方位移動機器人進(jìn)行精確的控制，系統(tǒng)采用PID速度閉環(huán)控制算法對機器人的3個全向輪進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。

　　令采樣周期為TS，將連續(xù)PID公式離散化后可得到數(shù)字PID算法表達(dá)式：

　　式中：k為采樣序號;u(k)為第k個采樣時刻的計算機輸出值;e(k)為第k個采