ZedBoard開發平臺的多軸串聯控制系統

摘要：嵌入式技術突飛猛進的發展，為運動控制系統的研究和應用注入了新的活力，并且使得開發成本和周期都大為縮減。本論文將多電機驅動、電機控制器、多電機串聯控制器、在線調試等功能在ZedBoard開發平臺中實現，突出了Zynq-7000 AP SoC系列處理器資源豐富、配置靈活的特點。系統使用集成半橋驅動器BTS7960實現了高效電機驅動板設計。在設計方法上使用軟硬件協同設計方法，在大大擴展系統功能的基礎上，有效地縮短了開發時間。

關鍵詞：Zynq-7000 AP SoC；多軸串聯控制；集成電機驅動器

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.1.008

引言

運動控制系統廣泛應用于工業自動化領域。系統需求日漸復雜，系統的響應速度、精度要求越來越高。多軸串聯控制技術已在工業界得到廣泛的應用，主要用于消除傳動間隙，驅動大慣量、高負載對象等。使用多軸串聯控制技術既可以改善系統傳動間隙的影響，又能夠提升系統的響應性能和魯棒性。

由于各個軸之間的驅動電機性能存在差異，使用傳統速度控制方案或者主從結構方案都難以達到理想的控制效果。Y. Koren教授于1980年提出了交叉耦合控制方案，并逐步應用于多軸串聯控制系統中。但是要實現這種方案，需要復雜的硬件設計、強大的實時計算能力、昂貴的系統配置和較高的系統功耗。

Zynq-7000 All Programmable SoC（Zynq-7000 AP SoC）是Xilinx公司推出的新型All Programmable解決方案，是用來應對高級運動控制、實時工業網絡、機器視覺以及新一代工業自動化應用的挑戰。Zynq-7000 AP SoC集成了雙核Cortex-A9 MPCore處理器系統，支持Xilinx 28nm可編程邏輯的ARM TrustZone安全技術。同時Zynq-7000內部集成了豐富的邏輯資源，其Programmable Logic（PL）部分包含約1.3M等效邏輯門和220個DSP Slices。……