基于DSP+CPLD 可重構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計與仿真

　　在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的四倍頻計數(shù)脈沖輸出S，方向判別信號J，通過一個16 位可逆計數(shù)就可以實現(xiàn)對伺服裝置的位置檢測，實現(xiàn)位置伺服控制系統(tǒng)的控制。

　　3、控制算法的設(shè)計

　　（1）.控制模型

　　數(shù)控機床的最高運動速度、跟蹤精度、定位精度等重要指標均取決于驅(qū)動及位置控制系統(tǒng)的動態(tài)與靜態(tài)性能。因此，研究與開發(fā)高性能的驅(qū)動系統(tǒng)及位置控制系統(tǒng)，一直是研究數(shù)控機床的關(guān)鍵技術(shù)之。日前數(shù)控機床位置伺服控制仍然普遍應(yīng)用經(jīng)典控制方法，如比例型或比例一積分型等算法，其優(yōu)點是算法簡便，易于實現(xiàn)，但存在著控制參數(shù)的適應(yīng)性差、抗十擾能力不強等缺陷。為了適應(yīng)制造業(yè)對高效率地生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品日標的追求以及對形狀愈來愈復(fù)雜零件的加工需要，要求不斷地改善與提高位置伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度、動態(tài)響應(yīng)特性，對系統(tǒng)參數(shù)變化的自適應(yīng)性和抗干擾性，因而采用并發(fā)展先進的控制技術(shù)是必然趨勢。可惜的是，目前提出的諸多控制算法中，具有實用價值的技術(shù)極少，主要表現(xiàn)在:①受算法計算量等限制，難以滿足控制的實時性要求;②控制理論在參數(shù)設(shè)計及穩(wěn)定性分析等方面不完善;③建模誤差對控制品質(zhì)的限制。

　　本文利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學習功能，設(shè)計了一種在線單神經(jīng)元PID 與CMAC 并行控制智能型位置控制器，并將之用到數(shù)控系統(tǒng)的實時控制中，取得了很好的控制效果，控制模型結(jié)構(gòu)如圖：

　　（2）仿真和實現(xiàn)

　　采用的單神經(jīng)元PID及CMAC 相結(jié)合的復(fù)合控制算法，完成對位置伺服控制器典型輸入斜坡輸入響應(yīng)的仿真實驗。圖5 是位置伺服系統(tǒng)的單位斜坡輸入在輸入端加入10%的階躍擾動后，兩種控制算法的輸出曲線圖，通過對圖形的分析，可以看出，單神經(jīng)元PID 與CMAC相結(jié)合控制算法比常規(guī)PID 控制算法有更小的跟隨誤差，和更好的抗干擾能力。這個在位置伺服控制系統(tǒng)中更為重要。

　　4、結(jié)束語

　　利用計算控制功能強大的DSP 芯片構(gòu)建了數(shù)控系統(tǒng)平臺，應(yīng)用CPLD 解決了系統(tǒng)不同應(yīng)用場合邏輯電路變化的問題，從硬件上實現(xiàn)了可重構(gòu)性?？刂扑惴ㄝ^常規(guī)PID 控制有更好的動態(tài)特性、控制精度、抗干擾能力，而且具有自適應(yīng)功能。該系統(tǒng)是一種開放的系統(tǒng)，可以使用戶很方便的不斷進行軟、硬件升級，一定時間內(nèi)跟上數(shù)控技術(shù)發(fā)展的步伐。