基于DSP和FPGA的激光加工控制系统研究

激光加工技术自问世以来已经得到了长足、飞速的发展，而和激光加工息息相关的运动控制技术已经成为提高激光加工品质的关键性技术之一。基于DSP和FPGA相结合的运动控制系统具有控制精度高、实时性好、抗干扰能力强等特点，是目前控制系统的主流。本文针对激光加工控制系统的特点，对应用于激光加工领域的控制系统进行了深入的研究，并对其硬件系统进行了设计。通过对可编程逻辑器件FPGA利用软件设计硬件的思想，实现了基于DSP和FPGA的激光加工控制系统。该系统利用FPGA实现的精插补功能能够完成两轴的直线加、减速以及匀速运动，并达到了加工领域的要求。本文所做的创新工作可概括如下： (1)分析和研究了数字信号处理器DSP和现场可编程逻辑器件FPGA的工作机理、系统结构，并给出了基于DSP和FPGA的系统结构图。 (2) 分析并设计了主控制器DSP周围的诸如时钟、电源、JTAG测试接口等硬件电路，并对整个系统的抗干扰进行了分析；同时，给出了基于DSP的软件数据算法。 (3) 利用FPGA实现了频率范围在100HZ至20KHZ、占空比在0到100％的PWM输出。 (4) 基于硬件描述语言和硬件开发环境在FPGA上实现了运动控制中的精插补的各个模块功能单元，通过观察其输出特性验证了结果的正确性以及该系统在实际运用中的可行性。 最后，对本课题的后续研究工作提出了一些看法和建议。

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