基于数字积分法的插补控制器在FPGA上的设计与实现

3 仿真实验

为验证设计的正确性，仿真实验完成了二维的直线插补和圆弧插补。

(1)直线插补仿真。当给定一直线段的起点坐标为(0，0，0)，终点坐标为(10，12，0)，则该直线在xOy平面内完成直线插补的仿真信号波形如图4所示。

现分别给出了在xOy平面内，该直线与另外两条直线构成三角形的多角度的直线插补轨迹(如图5所示)，三角形的顶点坐标分别为(0，0)，(10，12)和(15，6)。由插补轨迹图可见，各个角度的直线插补轨迹(各点连线)与实际直线(实线)的拟合度良好，直线交界处完全吻合，完成了预期的封闭图形。


(2)圆弧插补模块仿真如图6所示为位于第一象限，在xOy平面内，起点坐标为(15，0)，终点坐标为(0，15)的逆时针圆弧的插补仿真结果。

图7展示了在xOy平面内，起点坐标分别为(5，0)，(8，0)和(15，0)的逆时针圆弧的插补轨迹(各点连线)与实际圆弧(实线)的比较。由图可见，随着轨迹点的增加，圆弧轨迹与实际圆弧的拟合度越高。


4 结语

基于数字积分法和多轴联动技术设计的伺服电机插补控制器，其在直线插补中不仅实现了直线的精确步进，而且通过不同方位的运动很好的得到了原点的回复。在圆弧运动中，随着精细的插补，圆弧的拟合精度提高。随着运动控制系统朝着通用化、智能化、微型化的方向发展的趋势，插补控制器是运动控制系统飞速发展的重要基石。本文研究的插补控制器不仅实现三轴直线插补及两轴的圆弧插补，而且采用多轴联动，插补精度得到提高，脉冲输出均匀。这种设计优化了结构，易于操作，便于与外部处理器扩展和链接，以构成完整的运动控制系统。