基于FPGA技术的数控插补器算法改进研究

论文摘要

本课题涉及先进的FPGA技术引入到数控插补時某些算法的改进,主要目的是更好的利用FPGA具有系统芯片化、高可靠性、开发设计周期短等特点,及具有系统内可再编程的性能,来解决目前软件插补速度慢而硬件插补设计复杂、调整和修改困难的缺点。本课题采用Verilog HDL硬件描述语言设计了逐点比较法、数字积分法、比较积分法这三种插补算法的直线和圆弧的插补电路模块,并将这六个模块整合在一个模块中。对于插补电路模块设计正确性的验证,本论文使用ModelSim仿真软件对插补电路模块进行仿真验证,验证了插补电路模块设计的正确性。论文还利用VC++6.0设计了插补轨迹模拟软件,通过向插补电路模块输入各种不同的数据进行插补,然后利用该软件对插补电路模块所插补出来的轨迹数据进行模拟,进一步验证了该插补电路模块设计的正确性。论文还结合插补电路设计,对插补算法的某些方面进行了有效的修正。如在处理逐点比较法圆弧插补终点判别时,对于插补整圆的情况进行了修正；在处理数字积分法圆弧插补终点判别时,论文提出了两坐标结合的方法；在比较积分法圆弧插补模块的设计中,进行了插补误差的修正等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究意义
• 1.2 国内外现状分析
• 1.3 课题的研究目标与内容
• 第二章 FPGA简介
• 2.1 CPLD/FPGA的发展历程
• 2.2 FPGA/CPLD的优点
• 2.3 FPGA的基本结构
• 2.4 FPGA的设计流程
• 第三章 插补算法介绍及插补模块设计
• 3.1 逐点比较法直线插补
• 3.1.1 逐点比较法第一象限直线插补原理
• 3.1.2 四象限直线插补
• 3.1.3 逐点比较法直线插补模块设计
• 3.2 逐点比较法圆弧插补
• 3.2.1 逐点比较法第一象限逆圆弧插补原理
• 3.2.2 四个象限中圆弧插补
• 3.2.3 圆弧过象限
• 3.2.4 逐点比较法圆弧插补模块设计
• 3.3 数字积分法直线插补
• 3.3.1 数字积分法直线插补原理
• 3.3.2 数字积分法直线插补模块设计
• 3.4 数字积分法圆弧插补
• 3.4.1 数字积分法圆弧插补原理
• 3.4.2 数字积分法圆弧插补模块设计
• 3.5 比较积分法直线插补
• 3.5.1 比较积分法直线插补原理
• 3.5.2 比较积分法直线插补模块设计
• 3.6 比较积分法圆弧插补
• 3.6.1 比较积分法圆弧插补原理
• 3.6.2 比较积分法圆弧插补模块设计
• 第四章 插补模块的整合及其插补轨迹的模拟
• 4.1 插补模块的综合
• 4.2 顶层仿真模块的设计
• 4.3 插补轨迹的模拟
• 4.3.1 逐点比较法直线插补模块插补轨迹的模拟
• 4.3.2 逐点比较法圆弧插补模块插补轨迹的模拟
• 4.3.3 数字积分法直线插补模块插补轨迹的模拟
• 4.3.4 数字积分法圆弧插补模块插补轨迹的模拟
• 4.3.5 比较积分法直线插补模块插补轨迹的模拟
• 4.3.6 比较积分法圆弧插补模块插补轨迹的模拟
• 第五章 TrackSim的界面和使用
• 5.1 主窗口界面
• 5.2 设置对话框
• 5.2.1 模拟设置对话框
• 5.2.2 坐标设置对话框
• 5.2.3 绘图设置对话框
• 5.3 菜单命令功能的介绍
• 第六章 TrackSim的设计
• 6.1 开发平台和类的结构
• 6.2 软件主要功能的设计
• 6.2.1 模拟功能
• 6.2.2 窗口缩放功能
• 6.2.3 文件系统
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果