到松下A5N驱动器，通过一个集成的体系结构和网络通信模式，该硬件平台的图案设计集成基于模块化控制心脏的多轴运动控制器（ARM FPGA）嵌合为了实现新的实时网络通信，RTEX被提出并实时移动。任务操作系统μC/ OSII详细说明了功能设计中，硬件设计和软件设计流程contrôleur.A日期，运动控制器的硬件平台完成，并且该通信的经验和基于SCARA机器人平台的速度和位置控制。验结果表明，该控制器具有良好的通信，性能稳定，并能更好地补充工业机器人伺服功能，综合运动控制器，ARM，恒温阀芯逻辑门阵列由用户，CTE RTEX号码编辑：TP242 0.2文献代码：a简介工业机器人是多学科的整合的机械和先进的技术，电子控制，计算机，传感器和人工智能现代制造的一个重要自动化设备[1] 。动控制器是工业机器人运动控制的核心。工业机器人的大脑中，这是最基本和最重要的部分[2]。前，机器人控制器有两种主要模式：“PC / IPC 运动控制卡”和集成运动控制器。“PC / IPC 运动控制运动控制器技术”，在“卡是因为其丰富的控制功能，它的多功能性和它的易发展成熟，它的使用是比较常见的，但工业控制的要求的不断提高，模式“运动控制卡PC / IPC ”，因为其有限的其成本高的开口和它的性能差实时，基于运动的机器人控制器的一个集成的硬件和软件技术的时候是一种运动控制器与开放式架构，这样可以提高工业机器人的集成度。了降低成本，同时保证可靠性，灵活性，实时性和稳定性具有良好的光圈和人机界面[3-7]，可以很好地解决“IPC 运动控制卡”模式的问题。È稳定和快速的通信，也用于实现高实时控制vitesse.Ce本文采用的集成架构的必要条件，并选择一个新的网络通信RTEX网络提供稳定性和高实时。络控制器网络控制器集成硬件平台控制器设计框图网络通信功能设计RTEXRTEX是由松下用于伺服高实时，100Mb / s的基础上开发100BaseTX的一个独立的实时通信全双通信周期是一样快0.083毫秒（同步控制多达5个轴可以在该模式中执行），和环型拓扑用于连接。的最大数量可以等于32.数字脉冲的RTEX通信和连接示于图1中相对于操作上的优点和更快的响应，更容易连接，更稳定的通信，更高的抗噪声等RTEX与以太网具有相同的物理层，与支持更大负载的以太网上层不同。于执行快速高vitesse.L’architecture控制器在图2所示的实时控制分组高效和简化的通信数据组合驾驶员和A5N机器人控制要求SCARA的界面特性四轴控制对象，基于“ARM FPGA”。“集成处理器和实时操作系统的解决方案，使用ARM执行快速计算和高准确度，低功耗和丰富的硬件和软件，FPGA可重构逻辑在线周期短的设计，资源丰富的感等8-10]，与ARM如心脏监测，全面的人机交互，运动规划，运动学解等功能，而FPGA实现主要ARM控制命令功能运动控制器的总体结构如高速数据处理和网络通信以及底层伺服运动控制模块如图3所示。动控制器设计采用了模块化设计理念和ARM和FPGA控制器集成在基本映射中.ARM控制器位于ated在控制器背板集成了实时操作系统，并连接到所述触摸屏来实现人机交互，以及从PC / IPC工业机器人的独立控制。
动控制器还设计有USB端口，COM端口和以太网端口。口，例如网络端口可以连接到PC / IPC和远程教育控制台，以形成多个控制模式，从而使运动控制器具有良好的扩展性，适应性和兼容性。SRAM被用于存储数据，而对于FLASH存储器，接口的主要功能是促进JATG下载，调试和写程序的FPGA负责控制的程序代码，潜在的接收和分析。ARM控制指令的机器然后周期性发送对应于伺服驱动器的控制信号，并接收由驱动器返回的响应信号，形成一个闭环SRAM和闪存作为存储器FPGA和JTAG接口的外部扩展是一个编程调试接口的在线，作为界面是通信编程FPGA的编程模式的端口和ARM使用SPI串行总线到SPI通信在全双工同步高速通信总线包括四条线：MOSI（主输出，从机输入），MISO（主输入，从机输出）由主设备，主设备产生的，SCLK（数据传送控制时钟和从属设备同步使用），nSS（从设备芯片选择信号，由主设备发送，设备激活e低电平sclave芯片选择信号对应于ARM和之间的esclave.La SPI通信连接装置中的FPGA的是，在图4中所示和FPGA和驱动器之间的通信进行的通信芯片专用的松下MNM1221用于实现基于主从模式的芯片环形拓扑。构，建立一个实时的通信系统中，周期性地交换所述主模块的指令和数据的传输esclave.Les模块和MNM1221所述接收模块的响应数据双缓冲。了优化CPU的操作，MNM1221使用16位数据总线和11位地址总线将数据传输到上位CPU（FPGA）。接模式如图5所示。成运动控制器的硬件设计主要是设计的。括运动控制的基本设计与背板设计基座板ARM运动控制器分成两个部分采用三星S3C2416处理器延伸128 MB闪存的存储容量，64兆16 KB，存储器管理单元MMU，集成调试ICETM单元和16KB的指令缓存的基于ARM926EJ心脏DDR2内存SDRAMS3C2416，缓存16KB指令高速缓存使用管道5层的步骤和改进的乘法器集成SRAM 64K（8K为引导吸）构成一个集成的基于微处理器的卡FPGA高性能和经济采用Altera。风FPGA III系列的FPGA芯片EP3C10E144C8使用系列节目配置芯片EPCS16一个16MB的存储容量和与IS61LV51216芯片与逻辑单元10320（LES），414KB延伸1 MB SRAMEP3C10E144C8的存储器RAM，2倍乘，以满足在控制系统中的控制系统的ARM核心和FPGA所使用的主卡集成到运动控制器的底板，这使得它的最灵活的功能和要求可扩展性。动控制器的底板主要完成电源电压的转换和供电，并执行各种接口和通信。动控制器的主板主要包括：一个SD卡插槽，LCD接口，USB主机接口，USB接口奴，以太网接口，COM端口，JTAG接口和输出接口SPI和该行根据A5N驱动程序完成通信功能。现有的四根轴工业机器人SCARA组合，补充生产开关柜的功能，有可能构建实验平台运动控制器功能检测和伺服控制算法中，如图图6中，控制器程序设计包括两个部分：1）移植和编程ARM操作系统，2）FPGA和伺服通信程序底层写入MRA系统的迁移和编程控制器，ARM控制核心主要补充机器人状态的显示并对其进行修改。输入信息的处理，规划机器人的轨迹和内插操作，并连通鉴于稳定性和实时性要求的运动控制器，系统μC/ OSII的集成系统μC的选择/ OSII是一个开放源系统，完整的，便携的，可固化的，可切割的，高稳定性和可靠性，在操作系统的抢占式实时任务[11-12]第一移植μC/ OSII在ARM微处理器并开发操作系统本身，包括：创建用于外部设备创建一个文件系统驱动器，对应的API函数和创作系统软件，诸如图形用户界面功能的标准化（ GUI）和应用程序编程接口（API）的其他实用功能，分为用户层，应用层，co中间层和用户层，允许人机交互和完成任务编辑;应用层完成数据处理，轨迹规划和插值;中间层主要负责控制器系统内的通信，任务调度和时钟管理;周边层提供了统一的驱动程序接口允许软件体系结构被称为ARM，的顶层组件如示于图7通信与伺服控制程序的基础的FPGA的主要功能在PLC是与ARM和A5N驱动程序以及底层伺服的通信。
制，选择NIOS II FPGA编程NIOS II方案包括硬件和软件，用Verilog HDL语言来创建的Quartus II SOPC和发电机所需的IP内核功能的硬件。件部分在NIOS IDE中。C语言在FPGA中实现IP核属于硬件编程。据FPGA的硬件配置及其功能，软件内核必须包括：处理器，FLASH，UART JTAG，SRAM，系统ID，SPI从器件。
脏IP通信，IP通信心脏MNM1221两个输入中断由一个下降沿触发（对于MNM1221通信），内部同步中断（用于FPGA控制程序），一个输入端口（用于LINK检测信号），输出端口（复位到复位）和PLL系统时钟和提供时钟结构图的通信，如图图8中的SRAM通信模块和MNM1221必须根据Verilog HDL语言编写IP内核，而其他模块可以使用SOPC提供的库文件。
C自定义控制程序主要分为四个功能模块：INTRX初始化模块，MNM1221控制模块，NC数据处理模块和SPI通信模块。初始化模块INTRX是当操作状态为正常通信的状态的检测来执行的功能，这两个存储模块RX MNM1221之间的数据交换是terminé.Le模块控制MNM1221执行通信芯片MNM1221的控制并完成NC通信数据交换。述数据处理模块的主要功能是完成数据和产生的控制指令的处理中的执行状态périodique.LeSPI通信模块的主要功能是为接收所述控制器的命令的控制ARM，例如工作模式控制和周期性位置和速度值。令等以及关于操作状态的反馈控制程序的主要流程在图4中示出。9.伺服控制实验由程序控制器定义，具有1ms指令更新周期和0.5ms通信周期，因此驱动器分别在控制模式下操作。期定位。度模式，所述控制器被用于执行控制实验的定位运动和机器人SCARA.Le PANATERM软件的速度被用于检测发动机操作状态，和的波形被测元件用于控制系统的通信功能和伺服性能。行验证和分析速度控制实验SCARA松下A5发动机MSMD042S1V模型，是一个小的电动机具有低惯量与0.4千瓦的额定输出容量和3000转/分的额定速度与其他三个轴相比，轴的最大载荷的惯性比最大。求的精度高，控制难度最大。择SCARA机器人作为控制对象。
速度控制实验的速度控制模式中，A5N驱动器具有速度检测器，滤波器链路和能够检测编码器的干扰观察器。行处理，以获得发动机位置信息，速度和转矩，然后提到的控制系统的驱动器的增益参数可被自动调整，主要取决于系统的刚性和速率惯性。它轴是固定的，两个轴和a。轴在同一条直线上，刚度的值是19（可以设置最大值为32）和惯性比为6。数速度控制输入设定速度值2000r / min，加速度值6（r / min）/ ms。
PANATERM软件用于测试的实际速度，所述速度控制指令和转矩指令，如图10从速度上的轴可以得到在该速度波形曲线上述SCARA机器人。以看出，发动机根据编程的加速度加速。际速度可以很好地跟踪指令的速度。
条曲线都具有高度的重合性。上述两种速度下，电机将达到稳定的速度波动。比较情况后，我们发现发动机的实际速度误差很小，并且不随速度的增加而变化。着电机速度的改变，电机的输出转矩更高。速阶段的扭矩较大。达到扭矩降低达到预定速度后，将平滑化，获得由于连接传输的灵活性和输出转矩值具有一定的范围内的fluctuations.L’expérience控制位置可以通过改变增益值或增加滤波器链路来改进。述控制器经由RTEX网络通信连接到驱动器，并周期性地向位置控制向驱动程序，从而执行在位置控制模式下的SCARA机器人的各轴的移动的定位控制，平滑的控制和可以在A5N驱动器内实现位置控制的阻尼。
位置控制回路，早期的速度，PI速度控制环，预期的转矩控制，摩擦补偿，滤波陷波，该滤波器对和电流控制，与检测的速度，过滤干扰监视器可以处理编码器检测信息，然后返回控制系统，形成闭环定位运动控制实验。入参数是控制脉冲数为1200000，速度为600 rpm和1200 rpm，加速度和减速度为2（rpm）/ ms。源打开后，运动控制器通过RTEX网络向驱动器发送目标位置命令。PANATERM软件执行检测。测元件是转矩控制，实际速度和控制脉冲的累积值。别如图11和12所示获得波形，通过上述实验得到的波形表明控制系统在SCARA中获得了较好的结果。制脉冲的累积值使得可以可视化机器人的轴的定位控制。制器执行精确的位置控制，速度输出准确，扭矩良好，速度根据编程的加速和减速度改变。
态速度的值变化很大。转矩指令输出控制système.On的总体性能可以看到曲线在每个速度改变输出转矩是快速和精确的，但是齿轮SCARA机器人是谐波齿轮，其当达到恒定速度时，周期性地改变循环输出。不同的加速度，速度和位移下控制定位的经验使得可以验证控制系统在每个速度下具有速度。好的工作性能，精度高，稳定的运动，高速和精确的位置控制的发现：本文介绍的集成运动控制器可扩展的基于模块化控制心脏（ARM FPGA）适应新的通信系统的多轴RTEX网络。
件平台设计过程和软件及控制系统设计充分利用了ARM的快速执行速度，高计算精度，低功耗，足智多谋和可靠性。富的软件和硬件以及内部FPGA逻辑的在线可重配置性。μC/ OSII操作系统不仅降低了控制器硬件设计的成本，还提高了控制器资源的利用率。时，控制器和驱动器的通信部分采用新的网络通信，实时提供高性能。RTEX基于以上内容。计思路和布局设计，使控制器具有良好的可靠性和开放性由于伺服经验表明，该控制器具有通信的便捷和可靠的手段，具有稳定，快速沟通的能力并且具有更好的控制能力，并且可以执行预定的伺服控制功能。
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