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随着工业化进程不断的发展,工业机器人被广泛应用于制造业,以六轴工业机器人更为常见,六轴工业机器人关节多,运动灵活。目前国内外的伺服系统大多数是一个伺服驱动器控制一个伺服电机,这样生产增加了成本,安装增加了体积,多个伺服电机间的同步灵活度也受到了制约。本课题以一个伺服系统控制六个交流永磁同步电机为目的,使用FPGA作为主控芯片和Nios II软核为辅助设计,开发一套集成式六轴工业机器人伺服系统。首先在基本交流永磁同步电机模型的基础上提出了一种预测控制模型,增加位置前馈补偿控制提高了伺服驱动器的动态响应速度,增加电压前馈解耦控制减弱了旋转坐标系轴电压间的耦合,同时在simulink上对改进前后的模型仿真对比分析,验证改进后模型的有效性。然后针对一个伺服驱动器控制一个交流伺服电机的劣势,在以FPGA芯片为核心的控制板上实现了同时对六个交流伺服电机的控制,大大减小了多轴伺服系统的体积;对消耗较多逻辑资源的模块采用多通道复用方式,节约了FPGA的逻辑资源;FPGA自带的ADC IP核直接采样相电流,减少了相电流采样时延,拓展了电流环的带宽;提出了一种高速的绝对值解码方法,保证了20k Hz的电流调整率;提出了改进的T法计算速度,扩大了伺服系统的调速范围;另外,在FPGA内开发Nios II嵌入式系统,Eclipse IDE上C语言的灵活性弥补了Verilog HDL硬件描述语言浮点型运算速度慢的不足。最后对硬件单板进行了功能测试和SI波形测试,分析了软件编译综合报告,同时结合matlab上位机测试平台在一台四轴机床和两个交流永磁同步电机上测试系统电流环、速度环和位置环等指标性能,实验结果证明,基于FPGA的六轴工业机器人伺服系统板卡布局合理、硬件设计可靠和软件运行高效。