基于FPGA的數字積分法插補控制器設計與實現(xiàn)
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在本插補控制器中，采用了“半加載”的方式實現(xiàn)輸出脈沖的均勻分配。半加載就是在插補運算前，在余數寄存器中預置該寄存器容量一般的值，這樣可以使在插補數據遠小于插補器位寬的情況下，使積分器更快地輸出溢出脈沖，從而使脈沖更為均勻。
積分器做插補時，無論被積函數的大小，都必須經過216次累加才能到達終點，因此各軸輸出脈沖速度受被積函數大小影響，被積函數越大，脈沖輸出速度越高。為了讓積分器溢出速度達到最快且均勻，在插補時，把各軸被積函數寄存器中的數據同時進行左移規(guī)格化處理，使其中一軸的最高位為“1”。左移1位，相當于各軸乘2，左移2位各軸則同時乘22，以此類推。這樣，在不改變各軸數據比值的情況下，提高了各軸的脈沖溢出速度。規(guī)格化后，每累加運算2次必有1次脈沖輸出，很好地解決了小進給量輸出不均勻的問題，插補的效率和質量大為提高。
2．2．2 圓弧插補模塊
圓弧插補模塊與直線插補相同，也由數據緩存器、插補積分器和位置計數器構成。兩模塊的數據緩存器和位置計數器功能相同，這里不再闡述。
圓弧插補積分器與直線插補積分器同樣采用狀態(tài)機的設計實現(xiàn)，但它們之間有兩點區(qū)別：一是x，y軸相應坐標值存入被積函數寄存器的對應關系與直線不同，恰好是位置互調的，即y軸的被積函數寄存器中存入x值，x軸的被積函數寄存器中存入y值；二是存入的坐標值不同，直線插補時寄存的終點坐標是常數，而圓弧插補時寄存的是動點坐標，在插補過程中根據其位置的變化應更改被積函數寄存器中所存的內容。當y軸每溢出1個脈沖，x軸的被積函數寄存器加“1”；反之，當x軸每溢出1個脈沖，y軸的被積函數寄存器減“1”，減“1”的原因是x向負方向進給，動坐標不斷減少。
3 仿真實驗
為驗證設計的正確性，仿真實驗完成了二維的直線插補和圓弧插補。
(1)直線插補仿真。當給定一直線段的起點坐標為(0，0，0)，終點坐標為(10，12，0)，則該直線在xOy平面內完成直線插補的仿真信號波形如圖4所示。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/190545.htm
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