基于SoC的多轴驱控一体化平台设计*

何敏佳，孙永平，张 军

（1.广州数控设备有限公司，广州 510535；2.哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，哈尔滨 150001）

0 引言

目前，运动控制系统大多采用运动控制器＋伺服驱动器的方式，运动控制器与伺服驱动器进行信息交互的方式主要为脉冲指令、工业总线、工业以太网的方式，其具有应用广泛、技术可靠等优点。但随着工业需求的发展，要求多轴运动控制产品具有小型化、低成本、高可靠性和灵活性[1]。采用传统的通信方式，伺服驱动与运动控制之间传输的信息种类有限，无法满足更多高性能运动控制算法的需求。

随着工业界的需求以及微电子行业的发展，采用FPGA和ARM 的架构芯片Xilinx ZYNQ 全可编程片上系统Sys⁃tem－on－Chip（SoC）被广泛应用在工业控制领域，其集成双ARM核和FPGA核，非常适合伺服驱动与运动控制高集成技术。

FPGA 已经广泛地应用于运动控制以及伺服驱动平台[2]，通过FPGA高速运算能力实现伺服系统电流环运算，可以显著提升电流环带宽，进而提升整个伺服系统性能。对于电机驱动器来说要求其能实现高级的伺服算法[3－4]，例如谐振抑制、末端抖动抑制、参数辨识提高伺服系统的性能以及可靠性。本文采用Zynq7020 作为驱控一体硬件控制核心芯片，一个ARM核完成多轴的位置环、速度环算法，同时可以完成伺服高级算法如谐振抑制、参数自整定、参数辨识等高级算法，另一个ARM 核完成多轴轨迹生成、人机交互、示教在线功能，集成的FPGA实现多轴硬件电流环协同控制，提高系统整体带宽[5－7]，简……