一种电机伺服控制系统及电机控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电机伺服控制系统及电机控制方法，电机伺服控制系统包括外置监控设备、DSP处理器、FPGA处理器、信息采集装置和驱动板，DSP处理器与外置监控设备、DSP处理器和FPGA处理器之间均设置有双向通信连接，FPGA处理器输出端通过驱动板与电机控制端连接，FPGA处理器双向输入输出接口还连接有信息采集装置；电机控制方法包括通过FPGA处理器产生同步时钟信号、通过信息采集装置读取电机状态信息、通过外置监控设备发出使能信号、通过DSP处理器运行控制算法程序、通过FPGA处理器运行电机控制程序以及通过驱动板驱动电机。采用本发明专利技术的技术方案，充分利用DSP处理器与FPGA处理器的优势，提高了控制精度和系统的运行效率，便于用户实时获取电机状态信息。

A Motor Servo Control System and Motor Control Method

The invention relates to a motor servo control system and a motor control method. The motor servo control system includes an external monitoring device, a DSP processor, a FPGA processor, an information acquisition device and a driving board. A bidirectional communication connection is arranged between the DSP processor and the external monitoring device, a DSP processor and a FPGA processor. The output terminal of the FPGA processor is connected with the motor control terminal through the driving board. The bi-directional input-output interface of the FPGA processor is also connected with an information acquisition device; the motor control method includes generating synchronous clock signal through the FPGA processor, reading motor status information through the information acquisition device, sending enabling signal through the external monitoring device, running control algorithm program through the DSP processor, running motor control program through the FPGA processor and driving board. Drive motor. By adopting the technical scheme of the invention, the advantages of the DSP processor and the FPGA processor are fully utilized, the control accuracy and the operation efficiency of the system are improved, and the real-time state information of the motor is easily obtained by the user.

【技术实现步骤摘要】
一种电机伺服控制系统及电机控制方法
本专利技术属于电机控制
，尤其涉及一种电机伺服控制系统及电机控制方法。
技术介绍
电机是人们常用的动力设备，它是通过电磁感应定律使电能转换为电机轴转动的动能的电磁装置。在一些精密机械设备上，往往对电机轴与电机壳之间的安装位置有严格的要求，以保证电机转子的运行精度，现有技术中对伺服电机的控制多采用单一的集成电路控制芯片进行控制，这种方式在实际运行时，由于单一的集成电路控制芯片既要负责输出电机运行所需要的电流、电压，又要与外置的监控设备保持通信，使集成电路控制芯片的内部资源长时间满负荷运行，这种情况下，集成电路控制芯片的能耗很高，对其使用寿命有很大的影响，并且当集成电路控制芯片内部产生中断时，则容易引起电机运行状态不稳定，执行控制指令不到位，控制精度不高的情况。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种电机伺服控制系统及电机控制方法。本专利技术通过以下技术方案得以实现。本专利技术提供一种电机伺服控制系统及电机控制方法，主要包括外置监控设备、DSP处理器、FPGA处理器、信息采集装置和驱动板，所述DSP处理器与外置监控设备之间设置有双向通信连接，所述DSP处理器和FPGA处理器之间设置有双向通信连接，所述FPGA处理器输出端通过数据总线与驱动板连接，所述驱动板与电机控制端连接，所述FPGA处理器还具有多个双向输入输出接口，所述FPGA处理器双向输入输出接口还连接有信息采集装置；外置监控设备：用于监控电机运行，并根据从DSP处理器获取的电机状态信息，向DSP处理器发出相应的使能信号；DSP处理器：所述DSP处理器用于与外置监控设备进行通信，所述DSP处理器内置有多种控制算法程序，当所述DSP处理器接收到来自于外置监控设备的使能信号时，则所述DSP处理器开始执行各种控制算法程序，通过控制算法程序计算出相应的指令信号，再向所述FPGA处理器发出使能信号和指令信号，所述DSP处理器还用于接收来自于所述FPGA处理器的电机状态信息并向所述外置监控设备转发；FPGA处理器：所述FPGA处理器内置有多种电机控制程序，用于根据来自于DSP处理器的使能信号和指令信号，依次执行多种电机控制程序，最后通过数据总线向驱动板发出执行信号，所述FPGA处理器还用于接收来自于信息采集装置的电机状态信息并向所述DSP处理器转发；驱动板：所述驱动板接入电源，用于接收来自于FPGA处理器的执行信号，并向电机输出与该执行信号相对应的电压、电流或相位；信息采集装置：用于采集电机运行时的电机状态信息并向所述FPGA处理器转发。所述外置监控设备是计算机。所述DSP处理器还具有外部中断接口，该外部中断接口与所述FPGA处理器中的其中一个双向输入输出接口连接，所述FPGA处理器还内置有时钟信号发生模块，用于产生同步时钟信号，该同步时钟信号用于控制所述DSP处理器执行各种控制算法程序的频率。所述DSP处理器控制算法程序包括：速度环控制算法程序、电流环控制算法程序、位置环控制算法程序。所述电流环控制算法程序、速度环控制算法程序以及位置环控制算法程序相应的执行频率之比为：4:2:1。所述执行信号为六路PWM信号。所述FPGA处理器内置的电机控制程序包括：电流环程序、矢量控制程序、坐标变换程序以及SVPWM计算程序。所述信息采集装置包括解码器和AD采样器，解码器和AD采样器分别与所述FPGA处理器双向输入输出接口连接，解码器用于读取电机转子位置信息并向所述FPGA处理器转发，AD采样器用于读取电机相电流信息以及母线电压信息并向所述FPGA处理器转发。所述电机电机状态信息包括电机转子位置信息、电机相电流信息以及母线电压信息。此外，本专利技术还提供了一种使用所述电机伺服控制系统的电机控制方法，包括以下步骤：步骤一：通过所述FPGA处理器中内置的时钟信号发生模块产生同步时钟信号，并将该同步时钟信号发送至所述电机伺服控制系统内的其余器件，用于控制这些器件的执行频率；步骤二：通过信息采集装置读取电机状态信息并依次经过FPGA处理器、DSP处理器向外置监控设备转发；步骤三：当用户需要时，从外置监控设备中观察各个电机状态信息是否在预设的阀值范围以内，当所观察到的电机状态信息超过预设阀值时，则对系统内各连接线进行检修；当所观察到的电机状态信息属于预设阀值范围以内时，则通过外置监控设备向所述DSP处理器发出使能信号；步骤四：通过DSP处理器根据步骤三所述使能信号，计算得出相应的指令信号，并将该指令信号和使能信号转发至FPGA处理器；步骤五：通过FPGA处理器依次执行其内置的各种电机控制程序，并根据执行结果生成相应的执行信号，再将该执行信号发送给驱动板；步骤六：根据来自于所述FPGA处理器的执行信号，通过驱动板向电机输出与该执行信号相对应的电压、电流或相位，驱动电机产生相应动作。本专利技术的有益效果在于：采用本专利技术的技术方案，采用DSP处理器与FPGA处理器作为双核心控制芯片，结合了DSP处理器便于对复杂算法实现的能力以及FPGA处理器的高速并行处理能力，相比现有技术，本专利技术将双核心处理器控制芯片中的内部资源进一步合理分配，提高了对电机的控制精度，并通过外置监控设备可获取电机实时运行状态信息，便于用户观察和监控，相比现有技术中采用双核心控制芯片的电机伺服控制系统，本专利技术将占用系统资源较大的多种电机控制程序，例如电流环程序控制程序放在了FPGA来完成，此外，利用FPGA的并行处理能力，同时控制旋变解码器读取位置信号，以及控制AD采样器获取电流信息，极大地提高了系统效率，而将对算法要求较高的多种控制算法程序放在DSP执行，更有利于算法的实现。二者之间采用总线通信的方式来实现数据的实时传输，从而充分发挥了两块处理器各自的优势，更降低了整个控制系统的开发难度。附图说明图1是本专利技术电机伺服控制系统的连接示意图；图2是本专利技术DSP处理器内部程序执行流程图；图3是本专利技术FPGA处理器内部程序执行流程图；图4是本专利技术电机控制方法的流程图。具体实施方式下面进一步描述本专利技术的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。本专利技术提供一种电机伺服控制系统及电机控制方法，如图1、图2、图3、图4所示，包括外置监控设备、DSP处理器、FPGA处理器、信息采集装置和驱动板，所述DSP处理器与外置监控设备之间设置有双向通信连接，所述DSP处理器和FPGA处理器之间设置有双向通信连接，所述FPGA处理器输出端通过数据总线与驱动板连接，所述驱动板与电机控制端连接，所述FPGA处理器还具有多个双向输入输出接口，所述FPGA处理器双向输入输出接口还连接有信息采集装置；进一步地，所述外置监控设备与DSP处理器之间通过RS422转USB连接线相连。外置监控设备：用于监控电机运行，并根据从DSP处理器获取的电机状态信息，向DSP处理器发出相应的使能信号；进一步地，所述外置监控设备是计算机。DSP处理器：所述DSP处理器用于与外置监控设备进行通信，所述DSP处理器内置有多种控制算法程序，当所述DSP处理器接收到来自于外置监控设备的使能信号时，则所述DSP处理器开始执行各种控制算法程序，通过控制算法程序计算出相应的指令信号，再向所述FPGA处理器发出使能信号和指令信号，所述DSP处理器还用于接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机伺服控制系统，其特征在于：包括外置监控设备、DSP处理器、FPGA处理器、信息采集装置和驱动板，所述DSP处理器与外置监控设备之间设置有双向通信连接，所述DSP处理器和FPGA处理器之间设置有双向通信连接，所述FPGA处理器输出端通过数据总线与驱动板连接，所述驱动板与电机控制端连接，所述FPGA处理器还具有多个双向输入输出接口，所述FPGA处理器双向输入输出接口还连接有信息采集装置；外置监控设备：用于监控电机运行，并根据从DSP处理器获取的电机状态信息，向DSP处理器发出相应的使能信号；DSP处理器：所述DSP处理器用于与外置监控设备进行通信，所述DSP处理器内置有多种控制算法程序，当所述DSP处理器接收到来自于外置监控设备的使能信号时，则所述DSP处理器开始执行各种控制算法程序，通过控制算法程序计算出相应的指令信号，再向所述FPGA处理器发出使能信号和指令信号，所述DSP处理器还用于接收来自于所述FPGA处理器的电机状态信息并向所述外置监控设备转发；FPGA处理器：所述FPGA处理器内置有多种电机控制程序，用于根据来自于DSP处理器的使能信号和指令信号，依次执行多种电机控制程序，最后通过数据总线向驱动板发出执行信号，所述FPGA处理器还用于接收来自于信息采集装置的电机状态信息并向所述DSP处理器转发；驱动板：所述驱动板接入电源，用于接收来自于FPGA处理器的执行信号，并向电机输出与该执行信号相对应的电压、电流或相位；信息采集装置：用于采集电机运行时的电机状态信息并向所述FPGA处理器转发。...

【技术特征摘要】
1.一种电机伺服控制系统，其特征在于：包括外置监控设备、DSP处理器、FPGA处理器、信息采集装置和驱动板，所述DSP处理器与外置监控设备之间设置有双向通信连接，所述DSP处理器和FPGA处理器之间设置有双向通信连接，所述FPGA处理器输出端通过数据总线与驱动板连接，所述驱动板与电机控制端连接，所述FPGA处理器还具有多个双向输入输出接口，所述FPGA处理器双向输入输出接口还连接有信息采集装置；外置监控设备：用于监控电机运行，并根据从DSP处理器获取的电机状态信息，向DSP处理器发出相应的使能信号；DSP处理器：所述DSP处理器用于与外置监控设备进行通信，所述DSP处理器内置有多种控制算法程序，当所述DSP处理器接收到来自于外置监控设备的使能信号时，则所述DSP处理器开始执行各种控制算法程序，通过控制算法程序计算出相应的指令信号，再向所述FPGA处理器发出使能信号和指令信号，所述DSP处理器还用于接收来自于所述FPGA处理器的电机状态信息并向所述外置监控设备转发；FPGA处理器：所述FPGA处理器内置有多种电机控制程序，用于根据来自于DSP处理器的使能信号和指令信号，依次执行多种电机控制程序，最后通过数据总线向驱动板发出执行信号，所述FPGA处理器还用于接收来自于信息采集装置的电机状态信息并向所述DSP处理器转发；驱动板：所述驱动板接入电源，用于接收来自于FPGA处理器的执行信号，并向电机输出与该执行信号相对应的电压、电流或相位；信息采集装置：用于采集电机运行时的电机状态信息并向所述FPGA处理器转发。2.如权利要求1所述的电机伺服控制系统，其特征在于：所述外置监控设备是计算机。3.如权利要求1所述的电机伺服控制系统，其特征在于：所述DSP处理器还具有外部中断接口，该外部中断接口与所述FPGA处理器中的其中一个双向输入输出接口连接，所述FPGA处理器还内置有时钟信号发生模块，用于产生同步时钟信号，该同步时钟信号用于控制所述DSP处理器执行各种控制算法程序的频率。4.如权利要求1所述的电机伺服控制系统，其特征在于：所述DSP处理器控制算法程序包括：速度环控制算法程序、电流环控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡华祥，程静，唐杨，刘兴中，陈强，唐德宇，
申请(专利权)人：贵州航天林泉电机有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52