The application of recon?gurable logic to high speed
CNC milling machines controllers
高速数控铣床控制器的可远程控制逻辑的应用
摘要
可远程控制型逻辑已经在高速计算机数控数字控制器中达到资料检索能力，在这种控制器中现代伺服系统上的高速处理速度是临界的。因为它们的开放式体系结构使得它们适于单芯片应用系统，像现场可编程门阵列的可远程控制装置因其相似的逻辑复杂性而优于微处理器和的数字信号处理。这项工作的贡献是为了达到现代伺服系统要求应用于高速数控铣床现场可编程门阵列的基础上的比例-积分-微分控制器的发展。结果表明比例-积分-微分控制系统的功能性，它已经合成为现场可编程门阵列平台，成功地应用于高速数控铣床。R 2007埃尔斯韦尔有限公司（R 2007 Elsevier Ltd）保留所有合法权利。
关键词：可远程控制逻辑，高速数控，现场可编程门阵列，现代伺服系统
导言
高速电脑数控机床运转控制包括大于40米/秒进料率以及高于1克的加速动力，有时候是2克(引自Wang, Liu, & Ai, 2003)。 由于这些因素，相对于传统速度电脑数控，对高速电脑数控机床的运转控制器在电子设计上具有较高要求，这就需要较高的减少在线加工有效时间的取样比例（现代伺服系统）并行存储器地址计数器(Delta Tau, 2005)和数字微型电路-180 (Galil Motion, 2004) 是一些基于现有数字信号处理器的最通用的市场上可买到的电脑数控控制器和它们专用控制算法设备的微型载体，在这里额外的设施也是为在一个固定的封闭的体系结构上的处理器支持，这种架构非常适于标准速度处理。由于商用数字信号处理和微处理器上的连续的处理数据流程，对高速控制取样比例的增加可以在处理器运作上强加严厉的限制；因此，为了达到在线运转，其他信号处理交替必须予以考虑。
高速伺服系统控制器作为硬件附设印刷电路板隐藏在个人电脑（PC机）中，这种电路板不受需要大量资源的计算的约束。现场可编程门阵列 (FPGA) 已经以单芯片系统(SOC)应用软件在赢得市场，这是因为它们可以整合由用户定义的使硬件内外部设备逻辑联系起来的处理组件，这种组件组合了不依赖厂商或特殊的平台的开放式体系结构。为整合处理组件以及它们作为SOC进入现场可编程门阵列相关的外部逻辑支持，该装置给设计者提供了足够的自由在完善生成廉价单片机的构建能级时去完成特殊任务。
现场可编程门阵列是基础的逻辑板的阵列，在这里使用者可以定义其内部连结性，使得它们在整个开式结构中可编程。因此，现场可编程门阵列具有一般用途的处理器和可以远程控制许多次的专业化电路的优点，好像直到得到要求的泛函性。现场可编程门阵列的速度和大小比得上专用集成电路(ASIC)，但是现场可编程门阵列更灵活，它的设计流程由于可远程控制而更短。现场可编程门阵列超出数字逻辑电路的简单设备；它们可被用于专门体系结构的设备去执行加速演算法。进入现场可编程门阵列运行演算法的专门体系结构比数字信号处理（DSP）中的设备或者为处理器可有高10-100倍的运行速度。另一方面，数字信号处理和微处理器有固定的用于运算的连续体系机构，在样本之间的处理时间大量减少时，该机构可以毫不费力的负载，而现场可编程门阵列有一个简单自然的并行体系结构进行高速计算。除了优越性已经被证实以外，现场可编程门阵列的发展在硬件描述语言(HDL),的情况下被完成，这一点使得便携式和台式不受约束，这倒不是市场上可买到的数字信号处理器或微处理器的原因。
通过与其它装置相比较，突出其最终工业应用的多功能型、效用性和实用性，本文的主要目的是表明用现场可编程门阵列为电脑数控在比例-积分-微分控制器设计中的有利性和优越性。试验结果表明一种经济而简易的选择，这中选择可满足在电脑数控工作母机控制上的精确性和联机处理时间要求必备的条件