基于FPGA实现梯形-S形算法 VIP免费

18集成电路应用第38卷第3期（总第330期）2021年3月ResearchandDesign研究与设计0引言常见的步进电机加减速控制算法有梯形算法[1]，指数型算法和S型算法，三种算法各有特点[2]。梯形-S型加减速算法结合了梯形算法和S型算法的优点[3-5]，其核心思想是在速度快速变化的同时让加速度不产生突变[6]，使得被控对象能够快速、平稳的运动[7]。现场可编程门阵列（FieldProgrammableGateArray，FPGA）相比专有集成电路，可以看作为一种半定制电路，用户可根据自己的需求通过特定的布局布线设计出特定功能的集成电路[8]。1梯形-S型算法梯形-S型控制算法共分为5个过程，在运动开始时，首先进入匀加速阶段，加速到一定阶段，进入减加速阶段，通过减加速进入匀速状态Vmax，之后进入加减速状态开始减速，减速到一定阶段，最后进入减速状态，直至最终的速度Vend。梯形-S型控制的具体操作如下所示：（1）变量初始化。整个过程所使用的量，都需要回到原始位置。（2）减加速判断。将时间划分五等份，当时钟到达t1时，开始减加速过程。（3）最大速度判断。当时钟到达t1后，判断是否到达最大速度Vmax，如果到达则进入匀速状态，否则继续保持减加速状态。（4）加减速判断。当时钟到达t3时，开始加减速状态。（5）加减速开始后，时钟到达t4时，开始匀减速阶段，直至速度减至最小速度Vend，结束整个过程。作者简介：郭风祥，天津工业大学控制科学与工程学院，硕士研究生，研究方向：深度学习、FPGA加速。收稿日期：2020-11-04，修回日期：2021-02-03。摘要：阐述在分析梯形-S型加减速算法原理的基础上，通过使用查找表法，简化了梯形-S型加减速算法的实现，缩减了梯形-S型加减速算法所需的资源占比。基于算法进行仿真验证，搭建实验平台对算法进行证实，并且给出脉冲数据表的设计方法和梯形-S型加减速控制的RTL分析试图。实验分析表明，以查找表的方式进行梯形-S型加减速控制可以有效地减轻柔性冲击、提高控制精度、系统实时性高、占用FPGA资源少。关键词：FPGA，梯形-S型加减速算法，RTL。中图分类号：TN791，TP273文章编号：1674-2583(2021)03-0018-02DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2021.03.007中文引用格式：郭风祥，徐国伟，李文婧，郭凯，张丹.基于FPGA实现梯形-S形算法[J].集成电路应用,2021,38(03):18-19.基于FPGA实现梯形-S形算法郭风祥1，徐国伟1，李文婧1，郭凯2，张丹3（1.天津工业大学电气工程与自动化学院，天津300387;2.国网天津东丽公司，天津300300;3.国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心，天津300300）Abstract—Basedontheanalysisoftheprincipleofthetrapezoidal-saccelerationanddecelerationalgorithm,thispapersimplifiestheimplementationofthetrapezoidal-saccelerationanddecelerationalgorithmandreducestheproportionofresourcesrequiredbythetrapezoidal-saccelerationanddecelerationalgorithmbyusingthelook-uptablemethod.Thealgorithmisverifiedbysimulation,andtheexperimentalplatformisbuilttoverifythealgorithm.ThedesignmethodofpulsedatatableandtheRTLanalysisoftrapezoidal-saccelerationanddecelerationcontrolaregiven.Theexperimentalresultsshowthatthetrapezoidal-saccelerationanddecelerationcontrolbylook-uptablecaneffectivelyreducetheflexibleimpact,improvethecontrolaccuracy,improvethereal-timeperformanceofthesystem,andoccupylessFPGAresources.IndexTerms—FPGA,trapezoidal-Saccelerationanddecelerationalgorithm,RTL.StudyonImplementationofTrapezoid-SAlgorithmBasedonFPGAGUOFengxiang1,XUGuowei1,LIWenjing1,GUOKai2,ZHANGDan3(1.InstituteofElectricalEngineeringandAutomation,TianGongUniversity,Tianjin300387,China.2.StateGridTianjinDongliCo.,Ltd.,Tianjin300300,China.3.PatentReviewandCooperationCenterofPatentOfficeofStateIntellectualPropertyOfficeTianjin300300,China.)集成电路应用第38卷第3期（总第330期）2021年3月19ResearchandDesign研究与设计2算法实现为了避免步进电机因为频率差距过大引起失步现象...