基于DSP和FPGA的誤差補償系統模塊設計

陳光勝, 陶 恒

(上海理工大學 機械工程學院，上海 200093)

基于DSP和FPGA的誤差補償系統模塊設計

陳光勝, 陶 恒

(上海理工大學 機械工程學院，上海 200093)

為減少數控機床在加工中的定位誤差，依照誤差補償法，文中提出了基于DSP和FPGA的誤差補償系統，并對其硬件模塊進行了設計與實現。通過芯片特點分析，該系統硬件構架選擇采用浮點型DSP和FPGA，以滿足數控系統的實時性和高精度控制要求。研究中主要利用C和Verilog HDL語言；各模塊采用純硬件模塊實現，介紹了主要模塊的設計過程，并經過仿真驗證了設計的正確性。該補償系統通用性高、適用面廣、結構簡單。

定位誤差；誤差補償系統；DSP；FPGA

AbstractIn pursuit of improving the positioning accuracy during CNC machining, according to the principle of error compensation, a new error-compensating system based on DSP and FPGA is proposed in this paper, while designing and realizing the modules for the system. After the chip analysis, the method of using DSP and FPGA to design the hardware structure is decided with th aim of real-time performance and high precision for the control. The whole process of design is simply coding with C language and Verilog HDL to realize the hard modules. For the major function modules, this paper introduces the details and makes simulations, proving the correctness of the design. And the new system is characteristic of distinctive universality, wide applicability and simple structure.

Keywordsposition error;error-compensating system;DSP;FPGA

2015年提出實施“中國制造 2025”，力爭在 2025 年左右成為制造強國[1]。發展先進制造系統，提升設備的自動化水平，離不開先進的運動控制系統。

數控機床的定位精度是指機床的運動部件在數控系統的控制下運動所能達到的位置精度，它與機床的幾何誤差一道對機床的切削精度產生重要的影響[2]。在數控加工中，由于各種誤差的存在，導致機床的定位精度降低。為了降低誤差的影響，提高機床加工精度，可以采用“誤差補償法”，即對數控加工中所存在的誤差或對加工工件造成的誤差進行測量或預測，通過軟件或硬件使數控機床制造出一種誤差，來使誤差部分抵消。

現有的大多數控系統中，尤其是經濟型數控系統，并不具備誤差補償功能。而高檔的數控系統提供了通用的誤差補償功能，但補償項目較少，功能單一，不能滿足要求?！?br>