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基于FPGA的数控系统脉冲式速度控制模块实现技术
学兔兔
、l 訇 化
基于FPGA的数控系统脉冲式速度控制模块实现技术
Im plem entation technology ofpulsed speed controlm odule in num ericalcontrol
system based on FPGA
朱兴华。，左健民 ，汪木兰。，苏 薇
ZHUXing—hua。，ZUO Jian—minl_，WANG Mu lan，SUWei
(1．常州数控技术研究所，常州213164；2．江苏技术师范学院，常州213001；
3．南京工程学院 先进数控技术江苏省高校重点建设实验室，南京211167；4．江苏大学 机械工程学院，镇江212013)
摘 要：根据机床计算机数控系统中脉冲式速度控制的功能需要，基于Altera公司的CYCLONE ll系列
FPGA芯片，利用VerilogHDL硬件描述语言在QuarLusII9．O开发环境中，使用定时法实现
直线型速度控制模块功能，该模块采用FPGA软件硬化实现技术，内部包含了复位单元、分频
单元和速度处理单元等子模块，经过仿真波形分析 ，验证了设计的正确性 ，增强了模块的可
移植性、可适用II生和可靠性。
关键词：计算机数控系统；速度控制模块；现场可编程门阵~U(FPGA)；软件硬化技术
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2012)08(下)一0016-04
Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2012．8(下)．06
0 引言 后期 的CNC系统 中软件实现 比较广泛。随着 电
速度控制功能在计算机数控 (ComputerNumerical 子技术快速发展，FPGA(FieldProgrammableGate
Control，CNC)系统 中发挥着重要作用，它接受插 Array，现场可编程 门阵列 )的综合性能和集成度
补运算结果 (命令值 )，并控制伺服 电动机 ，其性 等方面得到很大提高 ，可以满足软件硬化实现速
能直接影响和决定了CNC系统的快速性、精确性 度控制模块功能的需要 。本文介绍使用 FPGA
和稳定性。 软件硬化技术实现数控系统中脉冲式速度控制模
块功能，并采用定时法原理予以实现。
由于技术的发展，脉冲式速度控制方式应用
越来越广泛，不仅步进电动机工作于脉冲控制方 1 脉冲式速度控制
式 ，而且交流伺服单元也可工作于脉冲控制方式 。
1．1定时法脉冲式速度控制
为了易于叙述实现思路和说 明实现技术 ，本文 以
步进 电动机 的速度控制规律一般有直线型、
步进 电动机伺服装置实现过程为例。步进 电动机
指数型和抛物线型速度控制 。由于步进电机的
是一种将 电脉冲信号转换成相应角位移和线位移
转速正比于控制脉冲的频率，故调节控制脉冲频
的执行元件 ，其转速 与电机绕组相电流的切换频
率就可以达
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