一、產(chǎn)品概述

精密運動控制平臺以典型運動機構(gòu)做為控制對像，應(yīng)用自有模型化控制算法開發(fā)環(huán)境，搭配多路多信號IO板卡做為電量采集手段，高性能功放實現(xiàn)功率驅(qū)動，為高精密運動控制系統(tǒng)開發(fā)人員、研學人員，提供一套完整的算法驗證平臺。在該本臺上可以跳過基礎(chǔ)編碼器采集、驅(qū)動軟件開發(fā)等工作，直接驗證高級控制算法。由于軟變量全開放性，硬件系統(tǒng)自研，所以可以為算法開發(fā)人員提供有力的支撐。

二、產(chǎn)品特色

3、具有豐富的接口板卡資源，可以方便的與激光干涉儀、跟蹤儀、渦流傳感器等反饋設(shè)備連接；

4、具有EtherCAT、CANOPEN、ProfiNet等工業(yè)現(xiàn)場總線的擴展能力；

5、被控對像可擴展性強，可以是伺服電機、多自由度高精度XYR運動平臺、尺蠖式壓電致動器等；

三、系統(tǒng)性能參數(shù)

精密運動控制平臺由上位開發(fā)機、實時控制主機、FPGA IO板卡、自研功率放大模塊、商業(yè)驅(qū)動器和精密平面運動平臺組成。

1、FGPA IO板卡：FMCIO采集卡是集AD、DA、PWM控制、差分輸入輸出等多功能為一體的板卡，針對每個功能，采集卡設(shè)計了多通道同步采集機制。具體接口列表如圖：

2、軟件系統(tǒng)：

系統(tǒng)主架構(gòu)圖如下圖所示：

主機系統(tǒng)架構(gòu)圖

如上圖所示，主機系統(tǒng)架構(gòu)主要包括信號采集板卡，下位機內(nèi)部包含內(nèi)核驅(qū)動模塊和應(yīng)用層庫函數(shù)，上位機中包括Matlab軟件本身及封裝好的Simulink功能模塊庫。信號采集卡通過PCIE通信協(xié)議與內(nèi)核驅(qū)動模塊通信，內(nèi)核驅(qū)動模塊通過IPC通信與應(yīng)用層程序通信。本設(shè)計中，內(nèi)核驅(qū)動模塊與應(yīng)用層通信的功能以應(yīng)用層函數(shù)庫的形式被封裝，該函數(shù)庫的調(diào)用又被進一步封裝到Simulink功能模塊庫中。

下位機啟動時會自動掛載內(nèi)核驅(qū)動模塊等待調(diào)用。在Simulink模型編譯時，會包含該功能模塊庫功能一起生成下位機應(yīng)用層可執(zhí)行文件。Simulink模型運行時會自動運行該可執(zhí)行文件，該可執(zhí)行文件會啟動信號采集卡響應(yīng)信號采集功能。

算法開發(fā)方式：

基于自研的功率級電機控制策略快速驗證解決方案，用戶在可以在Simulink界面環(huán)境下調(diào)用電力電子專用模型庫和軟件開發(fā)工具包(SDK)搭建實際硬件拓撲結(jié)構(gòu)，并快速建立控制算法模型，對控制器的輸入輸出進行仿真，控制實際功率器件驅(qū)動實際電機，快速驗證控制方案的可行性。應(yīng)用范圍靈活地涵蓋各功率等級的多類電機控制器研發(fā)測試。

l支持x86目標機部署

l支持可選異構(gòu)部署

l支持輸出數(shù)據(jù)類型重配置

l開發(fā)者源文件鏈接

lFPGA參數(shù)設(shè)置功能

lHIL自定義Simulink庫

l開發(fā)者自定義功能

3、精密平面運動平臺

精密平面運動平臺超薄型設(shè)計，集成了X軸和Y軸，擁有優(yōu)異的定位精度、平面度、直線度、剛性和重復(fù)性精度。該臺子可定制，包括行程、反饋精度、驅(qū)動電機等參數(shù)，都可根據(jù)用戶需求進行調(diào)整。

l集成XY平臺，正交性設(shè)計

l全局平面度、直線度達微米級

l超薄型設(shè)計

l高效率，無齒槽力電機設(shè)計

l模擬光柵，最高可實現(xiàn)1.2納米分辨率

四、實驗結(jié)果

控制器及X-Y200運動臺 尺蠖式驅(qū)動模型驅(qū)動電壓波形

XY平臺雙軸位置軌跡及單電機電流波形 伺服電機位置跟蹤及速度波形

審核編輯 ：李倩