振动台可用于模拟地震、海浪等多种形式的运动,其性能主要由振动控制器决定。振动控制器输入期望的运动信号,并根据采集回来的振动台反馈信号,通过内部算法运算,得到输出伺服信号来驱动振动台运动,如此构成闭环控制系统复现期望的运动。对于高控制频率、多通道协同控制的振动台应用,目前市场上的控制器由于硬件架构的原因,难以满足控制指标的要求。针对这一问题,本文采用基于Xilinx ARM加FPGA架构的ZYNQ设计振动控制器,将数据采集和输出、高速计算、实时信号处理等任务交给FPGA逻辑实现。最终控制器可实现控制频率达200khz以上,地震波加速度复现精度为92.23%,主要工作如下:1.振动控制器硬件电路设计:明确了系统要实现的功能和需要的指标,根据系统的功能和指标,进行关键电路芯片选型和设计,并设计了系统的硬件原理图和PCB版图,完成硬件电路板的制作与调试测试。2.ZYNQ软硬件协同设计:包括ARM嵌入式软件设计和FPGA硬件逻辑设计,并实现软硬件协同执行控制任务。具体而言,软件部分包括硬件逻辑的寄存器配置,识别来自硬件逻辑的中断并完成相应的任务,使用以太网和PC端实现指令和数据的交互;硬件逻辑部分包括数据采集和滤波,利用算法完成数学计算,驱动信号输出,将采集数据写入内存DDR3。3.系统仿真和测试:对ZYNQ的软硬件进行行为仿真和测试,并将最终搭建好的系统和振动台连接构成闭环控制系统进行现场测试,使其复现期望的地震模拟运动,通过处理和分析采集回来的反馈数据,不断优化控制效果来达到指标要求。