一种多内核电机控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多内核电机控制系统，包括：电机、驱动子系统、故障信号与温度检测脉冲产生模块、编码器脉冲转换模块、主控制系统和上位机监控模块，所述电机与驱动子系统相连，用于产生驱动转矩，作为动力源，所述主控制系统分别与所述驱动子系统、上位机监控模块、编码器脉冲转换模块以及故障信号与温度检测脉冲产生模块相连。通过上述方式，本发明专利技术所述的多内核电机控制系统，增加了多个DSP处理内核，通过多个处理内核的协同作用，将用户指令处理与电机控制服务子程序分离，有效避免了复杂的、频繁的用户指令占用过大的处理器带宽而影响控制器实时性的情况，通过配置专用的转子位置处理核心，能够轻松控制未配置有转子位置传感器的电机。

【技术实现步骤摘要】
一种多内核电机控制系统
本专利技术涉及电机控制
，特别是涉及一种多内核永磁同步电机控制系统。
技术介绍
电机是依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，其主要作用是产生驱动转矩，作为其他用电器或各种机械的动力来源，也是现代加工技术中最为关键的部件之一。电机控制器是指通过集成电路的主动工作来控制电机按照设定的位置、方向、速度、角度及响应时间进行工作。专用的电机控制器可以使电机的应用更为广泛，输出效率更高。目前电机的整体控制方案主要由控制器和驱动器组成。其中控制器通过转子位置传感器、定子电流传感器及电压传感器完成对电机转子位置、电流和电压等信号的采集，根据期望的转矩指令，计算出相应的功率信号，通过特定型号的功率器件进行放大后，输出到电机，实现电机的的驱动与运行，输出期望的速度与转矩，实现电机的控制。目前电机控制器通常为单个控制核心，主要完成常规的电机转子位置，速度以及力矩控制，无法在进行复杂的用户指令的控制下保证整个系统的实时性，难以完成多任务的功能实现。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种多内核电机控制系统，用于解决现有技术中控制器功能单一，无法在进行复杂的用户指令的控制下保证整个系统的实时性问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种多内核电机控制系统，包括：电机、驱动子系统、故障信号与温度检测脉冲产生模块、编码器脉冲转换模块、主控制系统和上位机监控模块，所述电机与驱动子系统相连，用于产生驱动转矩，作为动力源；驱动子系统，分别与所述电机、故障信号与温度检测脉冲产生模块、编码器脉冲转换模块、主控制系统相连，用于将主控制系统的控制信号放大成功率信号并向电机输出；编码器脉冲转换模块，分别与所述电机和主控制系统相连，用于将安装于电机上的编码器的输出转换成主核芯片便于识别的脉冲信息并向主控制系统输出；上位机监控模块，与所述主控制系统相连，用于给主控制系统发送电机控制指令，并实时接收电机的运行状态并显示分析；故障信号与温度检测脉冲产生模块，分别与所述驱动子系统和主控制系统相连，用于将驱动子系统检测到的故障信号与温度信息转换成脉冲信息，向主控制系统输送；主控制系统，分别与所述驱动子系统、上位机监控模块、编码器脉冲转换模块以及故障信号与温度检测脉冲产生模块相连，用于接收上位机监控模块上监控端用户的特定指令，在主控制系统内作出命令协议解析和计算后，得到控制量的给定数据，向驱动子系统输出。在本专利技术一个较佳实施例中，所述主控制系统包括DSP处理模块、FPGA辅助控制模块、电源管理模块、信号调理模块、三态缓冲模块以及总线通信模块，所述电源管理模块与驱动子系统相连接将整流模块输出电压转换成主控制系统所需的±15V、＋3.3V、＋1.2V和＋1.5V，所述信号调理模块接收驱动子系统中霍尔模块传输的电机定子电压电流信号和直流母线电压，并接收故障信号与温度检测脉冲产生模块的温度信号，并将接收到的信号调理成主控制系统中符合DSP处理模块中AD模块要求的信号，并将调理好的电机的定子电压电流信号和电机温度信号传递给AD模块，所述FPGA辅助模块中的故障I/O输入模块用于接收定子三相电压、电流和温度报警信号，在定子三相电压、电流、温度信号达到设定的报警条件后，产生故障信号并封锁FPGA辅助控制模块PWM控制信号的输出，所述总线通信模块包括CAN总线通信模块、以太网接口通信模块、485通信接口模块和232通信接口模块，所述三态缓冲模块连接在FPGA辅助控制模块的PWM输出模块与驱动子系统之间。在本专利技术一个较佳实施例中，所述DSP处理模块包括第一核心、第二核心和第三核心，所述第一核心、第二核心和第三核心之间通过共享存储的方式进行通信，所述第一核心用于完成系统启动引导，对自身以及第二核心完成初始化，触发第二核心的电机调速控制服务子程序，定时向监控端反馈系统运行过程中的转速数据、三相定子电流数据、两相旋转坐标系下的dq轴电流数据、温度数据以及控制环参数数据至上位机监控端，接收用户指令。在本专利技术一个较佳实施例中，所述AD模块用于将接收到的调理后的电机的定子电压电流信号、电机温度信号转换成数字芯片可以接收的数字信号，并传递给FPGA辅助控制模块中的保护模块以及DSP处理模块中的第二核心。在本专利技术一个较佳实施例中，所述第一核心与FPGA辅助模块之间通过并行数据总线与SPI总线进行数据交互。在本专利技术一个较佳实施例中，所述FPGA辅助控制模块中的PWM输入模块、PWM输出模块用于接收三核心的DSP处理模块中产生的PWM控制信号量，并对控制信号量进行互锁条件判断，若出现互锁条件不满足的情况，产生故障信号并封锁FPGA辅助控制模块PWM控制信号的输出，若PWM控制信号量满足互锁条件，则将PWM控制信号量输出给驱动子系统中的驱动与隔离模块。在本专利技术一个较佳实施例中，所述主控制系统中还包括电平转换与光耦隔离模块，用于对驱动子系统、故障与温度检测脉冲转产生模块以及主控制系统进行信号电平的匹配。在本专利技术一个较佳实施例中，所述CAN总线通信模块与第一核心的CAN总线控制器相连，所述以太网接口通信模块、485通信接口模块和232通信接口模块分别与第一核心的SCIA、SCIB和SCIC通道相连。在本专利技术一个较佳实施例中，所述第二核心用于电机调速控制，用于根据设定的目标转速和编码器返回的测量转速，根据实际电机的数学模型，通过磁场定向控制得到用于驱动子系统的逆变模块的PWM控制信号量，将信号向FPGA辅助模块输出。在本专利技术一个较佳实施例中，所述第三核心用于在电机编码器失效以及控制特定的没有装配编码器的电机时，根据AD模传输过来的定子三相电压、电流信号，使用扩展卡尔曼估计算法估算出电机速度和转子位置，并将估计得到的电机转速和转子位置数据传递给第一核心与第二核心。本专利技术的有益效果是：本专利技术指出的一种多内核电机控制系统，增加了多个DSP处理内核，通过多个处理内核的协同作用，将用户指令处理与电机控制服务子程序分离，有效避免了复杂的、频繁的用户指令占用过大的处理器带宽而影响控制器实时性的情况，通过配置专用的转子位置处理核心，能够轻松控制未配置有转子位置传感器的电机。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1是本专利技术一种多内核电机控制系统一较佳实施例的结构示意图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术实施例包括：一种多内核电机控制系统，包括：电机、驱动子系统2、故障信号与温度检测脉冲产生模块5、编码器脉冲转换模块3、主控制系统1和上位机监控模块4，所述电机与驱动子系统2相连，用于产生驱动转矩，作为动力源；驱动子系统2分别与所述电机、故障信号与温度检测脉冲产生模块5、编码器脉冲转换模块3、主控制系统1相连，用于将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多内核电机控制系统，其特征在于，包括：电机、驱动子系统、故障信号与温度检测脉冲产生模块、编码器脉冲转换模块、主控制系统和上位机监控模块，所述电机与驱动子系统相连，用于产生驱动转矩，作为动力源；驱动子系统，分别与所述电机、故障信号与温度检测脉冲产生模块、编码器脉冲转换模块、主控制系统相连，用于将主控制系统的控制信号放大成功率信号并向电机输出；编码器脉冲转换模块，分别与所述电机和主控制系统相连，用于将安装于电机上的编码器的输出转换成主核芯片便于识别的脉冲信息并向主控制系统输出；上位机监控模块，与所述主控制系统相连，用于给主控制系统发送电机控制指令，并实时接收电机的运行状态并显示分析；故障信号与温度检测脉冲产生模块，分别与所述驱动子系统和主控制系统相连，用于将驱动子系统检测到的故障信号与温度信息转换成脉冲信息，向主控制系统输送；主控制系统，分别与所述驱动子系统、上位机监控模块、编码器脉冲转换模块以及故障信号与温度检测脉冲产生模块相连，用于接收上位机监控模块上监控端用户的特定指令，在主控制系统内作出命令协议解析和计算后，得到控制量的给定数据，向驱动子系统输出，所述主控制系统包括DSP处理模块，所述DSP处理模块包括第一核心、第二核心和第三核心。...

【技术特征摘要】
1.一种多内核电机控制系统，其特征在于，包括：电机、驱动子系统、故障信号与温度检测脉冲产生模块、编码器脉冲转换模块、主控制系统和上位机监控模块，所述电机与驱动子系统相连，用于产生驱动转矩，作为动力源；驱动子系统，分别与所述电机、故障信号与温度检测脉冲产生模块、编码器脉冲转换模块、主控制系统相连，用于将主控制系统的控制信号放大成功率信号并向电机输出；编码器脉冲转换模块，分别与所述电机和主控制系统相连，用于将安装于电机上的编码器的输出转换成主核芯片便于识别的脉冲信息并向主控制系统输出；上位机监控模块，与所述主控制系统相连，用于给主控制系统发送电机控制指令，并实时接收电机的运行状态并显示分析；故障信号与温度检测脉冲产生模块，分别与所述驱动子系统和主控制系统相连，用于将驱动子系统检测到的故障信号与温度信息转换成脉冲信息，向主控制系统输送；主控制系统，分别与所述驱动子系统、上位机监控模块、编码器脉冲转换模块以及故障信号与温度检测脉冲产生模块相连，用于接收上位机监控模块上监控端用户的特定指令，在主控制系统内作出命令协议解析和计算后，得到控制量的给定数据，向驱动子系统输出，所述主控制系统包括DSP处理模块，所述DSP处理模块包括第一核心、第二核心和第三核心。2.根据权利要求1所述的多内核电机控制系统，其特征在于，所述主控制系统还包括FPGA辅助控制模块、电源管理模块、信号调理模块、三态缓冲模块以及总线通信模块，所述电源管理模块与驱动子系统相连接将整流模块输出电压转换成主控制系统所需的±15V、＋3.3V、＋1.2V和＋1.5V，所述信号调理模块接收驱动子系统中霍尔模块传输的电机定子电压电流信号和直流母线电压，并接收故障信号与温度检测脉冲产生模块的温度信号，并将接收到的信号调理成主控制系统中符合DSP处理模块中AD模块要求的信号，并将调理好的电机的定子电压电流信号和电机温度信号传递给AD模块，所述FPGA辅助模块中的故障I/O输入模块用于接收定子三相电压、电流和温度报警信号，在定子三相电压、电流、温度信号达到设定的报警条件后，产生故障信号并封锁FPGA辅助控制模块PWM控制信号的输出，所述总线通信模块包括CAN总线通信模块、以太网接口通信模块、485通信接口模块和232通信接口模块，所述三态缓冲模块连接在FPGA辅助控制模块的PWM输出模块与驱动子系统之间。3.根据权利要求2所述的多内核电机控制系...

【专利技术属性】
技术研发人员：金贝，
申请(专利权)人：江苏江荣智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32