摘要:在高速轨道运行环境中,受轨道谱激励、负载突变等多源扰动耦合作用,轨道式移动机器人易呈现显著的偏摆力矩非线性波动,导致控制存在偏差。为此,设计了基于FPGA的轨道式移动机器人偏摆力矩跟随控制系统。系统以XilinxKintex-7FPGA为核心,构建了集多维度运动参数感知、硬件并行运算与高精度数模转换于一体的控制架构。通过将三次样条插值与参数搜索过程硬件化,系统能够快速遍历参数空间并嵌入机械约束,从而兼顾轨迹平滑性与实时性要求。通过构建总作用力矩与偏摆力矩的耦合修正模型,结合实时解算与PID控制,系统可动态输出补偿指令,从而有效解决了偏摆力矩的非线性波动问题,实现微秒级力矩补偿与实时跟随控制。实验结果表明,在偏心负载突变场景下,该系统能将偏摆力矩波动幅度抑制在0.19–0.32N·m范围内,侧导轮调节臂角度跟踪曲线与理论指标一致,即使在0.6N·m峰值力矩下仍能稳定跟随,且偏摆力矩峰值为50N·m时,偏摆力矩抗干扰恢复时间仅为13s,验证了FPGA控制在强干扰场景下的鲁棒性。