一种多轴交流伺服电机控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种多轴交流伺服电机控制装置，包括并行总线通信模块、PWM周期计数器模块、编码器反馈信号处理模块、AD接口模块、第一时序控制模块、位置环计算模块、第一滤波器组、第二滤波器组、速度环计算模块、第三滤波器组、数据调理模块、CLARK变换模块、PARK变换模块、第一、第二电流环计算模块、反电动势补偿模块、交叉解耦补偿模块、母线电压补偿模块、IPARK变换模块、ICLARK变换模块、SVPWM模块、第二时序控制模块、PWM比较器模块和死区插入模块；本实用新型专利技术使用时能消除位置环、速度环和电流环控制滞后，实时性好、控制精度高；且通过全局PWM周期计数器实现多个电机轴间的完全同步。

【技术实现步骤摘要】
一种多轴交流伺服电机控制装置
本技术涉及电机控制装置，具体涉及一种多轴交流伺服电机控制装置。
技术介绍
目前广泛使用的交流电机伺服驱动控制器大多基于MCU或DSP等微处理器采用软件方法实现，受软件代码串行执行的限制，在一个PWM（脉宽调制）周期内无法同时完成电流采样、控制量计算和PWM控制信号调制，造成控制滞后电流采样值一个或数个PWM周期，大大降低了伺服系统控制的实时性，容易产生对电机控制的滞后和超调，造成系统抖动，降低系统性能；而且受限于微处理器的性能，当需要构建多电机群控系统时，需采用多处理器或多个驱动器的方案，系统成本和体积大大增加，各电机轴之间依靠外部总线进行同步，分布时钟运算复杂，再叠加上控制的滞后，各电机轴间的同步误差进一步放大，不易实现高性能的多轴同步控制。为解决前述问题，目前，基于FPGA可编程逻辑器件实现基于纯硬件逻辑的多轴交流伺服电机的控制装置已见研究，如授权公告号为CN102811012B、专利技术创造名称为“基于FPGA的多轴伺服电机电流环控制系统及控制方法”的中国专利文献，其即公开了一种基于FPGA的纯硬件逻辑的多轴伺服电机的控制系统，其可有效缩短电流环调节时间、减小电流环控制滞后并改进多轴伺服电机的控制同步性。然而，该专利技术未考虑多轴伺服电机控制中的位置环和速度环因素，因而，进一步研究控制实时性更佳、控制精度更高、控制同步性更好的多轴交流伺服电机控制装置；显得十分必要。
技术实现思路
本技术的目的是：针对
技术介绍
中的问题，提供一种多轴交流伺服电机控制装置，其在使用时，能够有效消除多轴交流伺服电机控制中位置环、速度环和电流环的控制滞后，保证控制实时性和控制精度；同时通过采用全局PWM周期计数器实现多个功率逆变器的全同步控制，实现多个电机轴间的完全同步。本技术的技术方案是：本技术的多轴交流伺服电机控制装置，其结构特点是：包括并行总线通信模块，PWM周期计数器模块、编码器反馈信号处理模块、AD接口模块、第一时序控制模块、位置环计算模块、第一滤波器组、第二滤波器组、速度环计算模块、第三滤波器组、数据调理模块、CLARK变换模块、PARK变换模块、第一电流环计算模块、第二电流环计算模块、反电动势补偿模块、交叉解耦补偿模块、母线电压补偿模块、IPARK变换模块、ICLARK变换模块、SVPWM模块、第二时序控制模块、PWM比较器模块和死区插入模块；并行总线通信模块设有对外通信端、指令参数信号输出端、中断信号输入端；PWM周期计数器模块设有中断信号输出端、PWM比较信号输出端和启动信号输出端；第一时序控制模块设有位置速度采样信号输入端、电流电压采样信号输入端、指令参数信号输入端、启动信号输入端、位置信号输出端、速度信号输出端、采样电压电流信号输出端、电角度信号输出端以及指令参数信号输出端；编码器反馈信号处理模块和AD接口模块分别设有采样信号输入端和采样信号输出端；第一滤波器组、第二滤波器组、第三滤波器组、CLARK变换模块、SVPWM模块、第二时序控制模块以及死区插入模块分别设有信号输入端和信号输出端；位置环计算模块设有位置信号输入端、指令参数信号输入端和信号输出端；速度环计算模块设有第一、第二信号输入端、指令参数信号输入端以及信号输出端；数据调理模块设有电流电压采样信号输入端、电流信号输出端以及电压信号输出端；PARK变换模块设有电流信号输入端、电角度信号输入端以及第一、第二电流信号输出端；第一电流环计算模块设有第一、第二电流信号输入端、指令参数信号输入端和电压信号输出端；第二电流环计算模块设有电流信号输入端、指令参数信号输入端和电压信号输出端；反电动势补偿模块设有第一、第二电压信号输入端、速度信号输入端、指令参数信号输入端以及电压信号输出端；交叉解耦补偿模块设有电压信号输入端、速度信号输入端、第一、第二电流信号输入端、指令参数信号输入端以及电压信号输出端；母线电压补偿模块设有矢量电压信号输入端、调理电压信号输入端和电压信号输出端；IPARK变换模块和ICLARK变换模块均分别设有电压信号输入端、电角度信号输入端和电压信号输出端；PWM比较器模块设有时间信号输入端、比较信号输入端和控制信号输出端；上述的并行总线通信模块的指令参数信号输出端与第一时序控制模块的指令参数信号输入端电连接；并行总线通信模块的中断信号输入端与PWM周期计数器模块的中断信号输出端电连接；第一时序控制模块的位置速度采样信号输入端与编码器反馈信号处理模块的采样信号输出端电连接；第一时序控制模块的电流电压采样信号输入端与AD接口模块的采样信号输出端电连接；第一时序控制模块的启动信号输入端与PWM周期计数器模块的启动信号输出端电连接；位置环计算模块的位置信号输入端与第一时序控制模块的位置信号输出端电连接、位置环计算模块的指令参数信号输入端与第一时序控制模块的指令参数信号输出端电连接；第一滤波器组的信号输入端与位置环计算模块的信号输出端电连接；第二滤波器组的信号输入端与第一时序控制模块的速度信号输出端电连接；速度环计算模块的第一信号输入端与第一滤波器组的信号输出端电连接；速度环计算模块的第二信号输入端与第二滤波器组的信号输出端电连接；速度环计算模块的指令参数信号输入端与第一时序控制模块的指令参数信号输出端电连接；第三滤波器组的信号输入端与速度环计算模块的信号输出端电连接；数据调理模块的电流电压采样信号输入端与第一时序控制模块的采样电压电流信号输出端电连接；CLARK变换模块的信号输入端与数据调理模块的电流信号输出端电连接；PARK变换模块的电流信号输入端与CLARK变换模块的信号输出端电连接；PARK变换模块的电角度信号输入端与第一时序控制模块的电角度信号输出端电连接；第一电流环计算模块的第一电流信号输入端与第三滤波器组的信号输出端电连接；第一电流环计算模块的第二电流信号输入端与PARK变换模块的第一电流信号输出端电连接；第一电流环计算模块的指令参数信号输入端与第一时序控制模块的指令参数信号输出端电连接；第二电流环计算模块的电流信号输入端与PARK变换模块的第二电流信号输出端电连接；第二电流环计算模块的指令参数信号输入端与第一时序控制模块的指令参数信号输出端电连接；反电动势补偿模块的第一和第二电压信号输入端分别与第一、第二电流环计算模块的电压信号输出端对应电连接；反电动势补偿模块的速度信号输入端与第二滤波器组的信号输出端电连接；反电动势补偿模块的指令参数信号输入端与第一时序控制模块的指令参数信号输出端电连接；交叉解耦补偿模块的电压信号输入端与反电动势补偿模块的电压信号输出端电连接；交叉解耦补偿模块的速度信号输入端与第二滤波器组的信号输出端电连接；交叉解耦补偿模块的第一、第二电流信号输入端分别与PARK变换模块的第一、第二电流信号输出端对应电连接；交叉解耦补偿模块的指令参数信号输入端与第一时序控制模块的指令参数信号输出端电连接；母线电压补偿模块的矢量电压信号输入端与交叉解耦补偿模块的电压信号输出端电连接；母线电压补偿模块的调整电压信号输入端与数据调理模块的电压信号输出端电连接；IPARK变换模块的电压信号输入端与母线电压补偿模块的电压信号输出端电连接；IPARK变换模块的电角度信号输入端与第一时序控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多轴交流伺服电机控制装置，其特征在于：包括并行总线通信模块，PWM周期计数器模块、编码器反馈信号处理模块、AD接口模块、第一时序控制模块、位置环计算模块、第一滤波器组、第二滤波器组、速度环计算模块、第三滤波器组、数据调理模块、CLARK变换模块、PARK变换模块、第一电流环计算模块、第二电流环计算模块、反电动势补偿模块、交叉解耦补偿模块、母线电压补偿模块、IPARK变换模块、ICLARK变换模块、SVPWM模块、第二时序控制模块、PWM比较器模块和死区插入模块；并行总线通信模块设有对外通信端、指令参数信号输出端、中断信号输入端；PWM周期计数器模块设有中断信号输出端、PWM比较信号输出端和启动信号输出端；第一时序控制模块设有位置速度采样信号输入端、电流电压采样信号输入端、指令参数信号输入端、启动信号输入端、位置信号输出端、速度信号输出端、采样电压电流信号输出端、电角度信号输出端以及指令参数信号输出端；编码器反馈信号处理模块和AD接口模块分别设有采样信号输入端和采样信号输出端；第一滤波器组、第二滤波器组、第三滤波器组、CLARK变换模块、SVPWM模块、第二时序控制模块以及死区插入模块分别设有信号输入端和信号输出端；位置环计算模块设有位置信号输入端、指令参数信号输入端和信号输出端；速度环计算模块设有第一、第二信号输入端、指令参数信号输入端以及信号输出端；数据调理模块设有电流电压采样信号输入端、电流信号输出端以及电压信号输出端； PARK变换模块设有电流信号输入端、电角度信号输入端以及第一、第二电流信号输出端；第一电流环计算模块设有第一、第二电流信号输入端、指令参数信号输入端和电压信号输出端；第二电流环计算模块设有电流信号输入端、指令参数信号输入端和电压信号输出端；反电动势补偿模块设有第一、第二电压信号输入端、速度信号输入端、指令参数信号输入端以及电压信号输出端；交叉解耦补偿模块设有电压信号输入端、速度信号输入端、第一、第二电流信号输入端、指令参数信号输入端以及电压信号输出端；母线电压补偿模块设有矢量电压信号输入端、调理电压信号输入端和电压信号输出端；IPARK变换模块和ICLARK变换模块均分别设有电压信号输入端、电角度信号输入端和电压信号输出端；PWM比较器模块设有时间信号输入端、比较信号输入端和控制信号输出端；所述的并行总线通信模块的指令参数信号输出端与第一时序控制模块的指令参数信号输入端电连接；并行总线通信模块的中断信号输入端与PWM周期计数器模块的中断信号输出端电连接；第一时序控制模块的位置速度采样信号输入端与编码器反馈信号处理模块的采样信号输出端电连接；第一时序控制模块的电流电压采样信号输入端与AD接口模块的采样信号输出端电连接；第一时序控制模块的启动信号输入端与PWM周期计数器模块的启动信号输出端电连接；位置环计算模块的位置信号输入端与第一时序控制模块的位置信号输出端电连接、位置环计算模块的指令参数信号输入端与第一时序控制模块的指令参数信号输出端电连接；第一滤波器组的信号输入端与位置环计算模块的信号输出端电连接；第二滤波器组的信号输入端与第一时序控制模块的速度信号输出端电连接；速度环计算模块的第一信号输入端与第一滤波器组的信号输出端电连接；速度环计算模块的第二信号输入端与第二滤波器组的信号输出端电连接；速度环计算模块的指令参数信号输入端与第一时序控制模块的指令参数信号输出端电连接；第三滤波器组的信号输入端与速度环计算模块的信号输出端电连接；数据调理模块的电流电压采样信号输入端与第一时序控制模块的采样电压电流信号输出端电连接；CLARK变换模块的信号输入端与数据调理模块的电流信号输出端电连接；PARK变换模块的电流信号输入端与CLARK变换模块的信号输出端电连接；PARK变换模块的电角度信号输入端与第一时序控制模块的电角度信号输出端电连接；第一电流环计算模块的第一电流信号输入端与第三滤波器组的信号输出端电连接；第一电流环计算模块的第二电流信号输入端与PARK变换模块的第一电流信号输出端电连接；第一电流环计算模块的指令参数信号输入端与第一时序控制模块的指令参数信号输出端电连接；第二电流环计算模块的电流信号输入端与PARK变换模块的第二电流信号输出端电连接；第二电流环计算模块的指令参数信号输入端与第一时序控制模块的指令参数信号输出端电连接；反电动势补偿模块的第一和第二电压信号输入端分别与第一、第二电流环计算模块的电压信号输出端对应电连接；反电动势补偿模块的速度信号输入端与第二滤波器组的信号输出端电连接；反电动势补偿模块的指令参数信号输入端与第一时序控制模块的指令参数信号输出端电连接；交叉解耦补偿模块的电压信号输入端与反电动势补偿模块的电压信号输出端电连接；交叉解耦补偿模块的速度信号输入端与第二滤波器组的信号输出端电连接...

【技术特征摘要】
1.一种多轴交流伺服电机控制装置，其特征在于：包括并行总线通信模块，PWM周期计数器模块、编码器反馈信号处理模块、AD接口模块、第一时序控制模块、位置环计算模块、第一滤波器组、第二滤波器组、速度环计算模块、第三滤波器组、数据调理模块、CLARK变换模块、PARK变换模块、第一电流环计算模块、第二电流环计算模块、反电动势补偿模块、交叉解耦补偿模块、母线电压补偿模块、IPARK变换模块、ICLARK变换模块、SVPWM模块、第二时序控制模块、PWM比较器模块和死区插入模块；并行总线通信模块设有对外通信端、指令参数信号输出端、中断信号输入端；PWM周期计数器模块设有中断信号输出端、PWM比较信号输出端和启动信号输出端；第一时序控制模块设有位置速度采样信号输入端、电流电压采样信号输入端、指令参数信号输入端、启动信号输入端、位置信号输出端、速度信号输出端、采样电压电流信号输出端、电角度信号输出端以及指令参数信号输出端；编码器反馈信号处理模块和AD接口模块分别设有采样信号输入端和采样信号输出端；第一滤波器组、第二滤波器组、第三滤波器组、CLARK变换模块、SVPWM模块、第二时序控制模块以及死区插入模块分别设有信号输入端和信号输出端；位置环计算模块设有位置信号输入端、指令参数信号输入端和信号输出端；速度环计算模块设有第一、第二信号输入端、指令参数信号输入端以及信号输出端；数据调理模块设有电流电压采样信号输入端、电流信号输出端以及电压信号输出端；PARK变换模块设有电流信号输入端、电角度信号输入端以及第一、第二电流信号输出端；第一电流环计算模块设有第一、第二电流信号输入端、指令参数信号输入端和电压信号输出端；第二电流环计算模块设有电流信号输入端、指令参数信号输入端和电压信号输出端；反电动势补偿模块设有第一、第二电压信号输入端、速度信号输入端、指令参数信号输入端以及电压信号输出端；交叉解耦补偿模块设有电压信号输入端、速度信号输入端、第一、第二电流信号输入端、指令参数信号输入端以及电压信号输出端；母线电压补偿模块设有矢量电压信号输入端、调理电压信号输入端和电压信号输出端；IPARK变换模块和ICLARK变换模块均分别设有电压信号输入端、电角度信号输入端和电压信号输出端；PWM比较器模块设有时间信号输入端、比较信号输入端和控制信号输出端；所述的并行总线通信模块的指令参数信号输出端与第一时序控制模块的指令参数信号输入端电连接；并行总线通信模块的中断信号输入端与PWM周期计数器模块的中断信号输出端电连接；第一时序控制模块的位置速度采样信号输入端与编码器反馈信号处理模块的采样信号输出端电连接；第一时序控制模块的电流电压采样信号输入端与AD接口模块的采样信号输出端电连接；第一时序控制模块的启动信号输入端与PWM周期计数器模块的启动信号输出端电连接；位置环计算模块的位置信号输入端与第一时序控制模块的位置信号输出端电连接、位置环计算模块的指令参数信号输入端与第一时序控制模块的指令参数信号输出端电连接；第一滤波器组的信号输入端与位置环计算模块的信号输出端电连接；第二滤波器组的信号输入端与第一时序控制模块的速度信号输出端电连接；速度环计算模块的第一信号输入端与第一滤波器组的信号输出端电连接；速度环计算模块的第二信号输入端与第二滤波器组的信号输出端电连接；速度环计算模块的指...

【专利技术属性】
技术研发人员：李梁，姜雪芹，
申请(专利权)人：苏州艾文芯伺电气技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32