一种伺服控制系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种伺服控制系统，该系统包括：余度管理控制器、电机控制器、电机和位置传感器；针对每一电机控制器，该电机控制器均与一个位置传感器电连接和一个电机电连接，作为一个通道；其中，与每一通道中电机电连接的位置传感器，用于测量该通道中电机的转子位置；余度管理控制器与各个电机控制器电连接；余度管理控制器，用于根据各个通道中电机控制器上报的、表征所述电机控制器所属通道是否存在故障的通道状态，选择一个无故障通道工作。应用本发明专利技术实施例提供的伺服控制系统能够解决单余度伺服控制系统可靠性低的问题。

A servo control system

【技术实现步骤摘要】
一种伺服控制系统
本专利技术涉及伺服控制
，特别是涉及一种伺服控制系统。
技术介绍
在航空航天、全电力舰船、潜艇、电动汽车、高铁等领域中，电机的伺服控制系统是核心组成部分，一旦电机的伺服控制系统发生故障，将会造成严重的人员和财产损失，因此，上述伺服控制系统的可靠性受到了极大的重视。目前，电机的伺服控制系统多采用传统的单余度伺服控制系统。由于单余度伺服控制系统多为串联控制系统，因此，若要维持整个伺服控制系统正常工作，构成该单余度伺服控制系统的任一环节的零部件都需要维持稳定运行，一旦某一个环节的零部件发生故障，则整个伺服控制系统将会发生故障。由此可见，单余度伺服控制系统的可靠性低。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种伺服控制系统，以解决单余度伺服控制系统可靠性较低的问题。具体技术方案如下：本专利技术实施例提供一种伺服控制系统，所述系统包括：余度管理控制器、电机控制器、电机和位置传感器；其中，所述电机控制器、电机和位置传感器的数量相等、且所述数量大于1；针对每一电机控制器，该电机控制器均与一个位置传感器电连接和一个电机电连接，作为一个通道；其中，与每一通道中电机连接的位置传感器，用于测量该通道中电机的转子位置；所述余度管理控制器与各个电机控制器电连接；所述余度管理控制器，用于根据各个通道中电机控制器上报的、表征所述电机控制器所属通道是否存在故障的通道状态，选择一个无故障通道工作。本专利技术的一个实施例中，所述余度管理控制器，具体用于从至少两个通道中确定一个通道作为目标通道，控制所述目标通道中电机控制器与电机电连接，并向所述目标通道中所述电机控制器发送位置指令，当所述目标通道中电机控制器反馈的通道状态表征所述目标通道存在故障，或，预设时间段内未接收到所述目标通道中电机控制器反馈的通道状态，则控制所述目标通道中电机控制器切断与所述目标通道中电机的电连接，并从余下通道中选择一个通道作为新的目标通道。本专利技术的一个实施例中，所述余度管理控制器，还具体用于控制所述目标通道中电机控制器的输入电源的通断，且当所述目标通道中电机控制器反馈的通道状态表征所述目标通道存在故障，或，预设时间段内未接收到所述目标通道中电机控制器反馈的通道状态，则切断所述目标通道电机控制器的输入电源。本专利技术的一个实施例中，所述电机控制器包括：电机控制电路、电机驱动电路、位置解调电路和第一固态继电器；所述电机控制电路分别与所述位置解调电路、所述电机驱动电路和所述余度管理控制器电连接；所述位置解调电路与所述位置传感器电连接；所述电机驱动电路与所述第一固态继电器电连接；所述第一固态继电器与所述余度管理控制器电连接，如果所述余度管理控制器确定所述第一固态继电器所属通道为目标通道时，所述第一固态继电器，用于在所述余度管理控制器的控制下，与所述第一固态继电器所属通道中电机电连接，且在所述余度管理控制器确定所述第一固态继电器所属通道出现故障的情况下，所述第一固态继电器，用于在所述余度管理控制器的控制下，切断与所述目标通道中电机的电连接；所述电机驱动电路，用于对所述电机控制电路输出的弱电控制信号进行功率隔离放大，同时也检测电机的母线电流、母线电压和相电流；所述电机控制电路，用于读取所述位置解调电路的电机转子位置或位置传感器是否存在故障的信息，生成自身所属通道的通道状态，并依据电机转子位置控制电机，且向所述的余度管理控制器上报所述电机控制电路所属通道的通道状态。本专利技术的一个实施例中，所述电机控制器还包括：第二固态继电器；所述第二固态继电器还用于与外部电源电连接，且在所述余度管理控制器确定所述目标通道出现故障的情况下，所述第二固态继电器，用于切断为所述第二固态继电器供电的输入电源。本专利技术的一个实施例中，所述余度管理控制器包括：第一电压转换器、余度逻辑电路和至少四个第一MOSFET；所述第一电压转换器的一端与所述余度逻辑电路电连接，另一端用于与外部电源电连接；所述余度逻辑电路设有至少四个输出端；所述余度逻辑电路的输入端用于与外部的上位机电连接；所述余度逻辑电路的每一输出端分别与一个第一MOSFET的输入端电连接；所述第一MOSFET的输出端分别与一个所述固态继电器电连接。本专利技术的一个实施例中，所述第一电压转换器包括：第一电源控制电路、降压电路和第一变压器；所述第一电源控制电路包括：第一稳压二极管、第一电阻、用于将输入电压降至第一目标电压的第一电源PWM控制芯片、第二MOSFET、第二电阻、第一电容和第一二极管；所述降压电路包括：用于将输入电压降至第二目标电压的降压转换器、第二二极管和第二电容；所述第一稳压二极管的第一端接地，所述第一稳压二极管的第二端分别与所述第一电阻的一端和所述第一电源PWM控制芯片的第一端电连接；所述第一电阻的另一端用于与外部电源电连接；所述第一电源PWM控制芯片的第二端与所述第二MOSFET的栅极电连接；所述第一电源PWM控制芯片的第三端与所述第二MOSFET的源极电连接，所述第一电源PWM控制芯片的第四端与所述第一二极管的负极连接，所述第一电源PWM控制芯片的第五端接地；所述第二MOSFET的漏极与所述第一变压器的初级线圈的同名端电连接；所述第二MOSFET的源极与所述第二电阻的一端电连接；所述第一变压器的初级线圈非同名端用于与外部电源电连接；所述第一变压器反馈次级线圈的同名端与所述第一二极管的正极电连接；所述第一变压器的反馈次级线圈的非同名端接地；所述第一变压器反馈次级线圈的同名端与所述第二二极管的正极电连接；所述第一二极管的负极与所述第一电容的一端电连接；所述第一电容的另一端接地；所述第二电阻的另一端接地；所述第二二极管的负极与所述降压转换器的第一输入端电连接；所述降压转换器的第二输入端接地；所述降压转换器的第二输入端与所述第二电容电连接；所述降压转换器的输出端用于与所述余度逻辑电路电连接。本专利技术的一个实施例中，所述电机控制器还包括：第三电压转换器，所述第三电压转换器包括用于输出四路隔离电压的输出端；其中，所述第三电压转换器的输入端用于与外部电源电连接，所述第三电压转换器的四路输出端均用于为所述电机驱动电路供电。本专利技术的一个实施例中，所述第三电压转换器包括：第二电源控制电路、第二变压器和至少一个电源输出电路；所述第二电源控制电路包括：第二稳压二极管、第三电阻、用于将输入电压降至第三目标电压的第二电源PWM控制芯片、第三MOSFET、第四电阻、第三电容和第三二极管；所述电源输出电路包括：第四二极管和第四电容；其中，所述第四二极管的负极与所述第四电容电的一端电连接，所述第四电容的另一端接地，且所述第四二极管的负极用于所述电机驱动电路的输入端电连接；所述第二稳压二极管的第一端接地，所述第二稳压二极管的第二端分别与所述第三电阻的一端与所述第二电源PWM控制芯片的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伺服控制系统，其特征在于，所述系统包括：余度管理控制器、电机控制器、电机和位置传感器；/n其中，所述电机控制器、电机和位置传感器的数量相等、且所述数量大于1；/n针对每一电机控制器，该电机控制器均与一个位置传感器电连接和一个电机电连接，作为一个通道；其中，与每一通道中电机连接的位置传感器，用于测量该通道中电机的转子位置；/n所述余度管理控制器与各个电机控制器电连接；/n所述余度管理控制器，用于根据各个通道中电机控制器上报的、表征所述电机控制器所属通道是否存在故障的通道状态，选择一个无故障通道工作。/n

【技术特征摘要】
1.一种伺服控制系统，其特征在于，所述系统包括：余度管理控制器、电机控制器、电机和位置传感器；
其中，所述电机控制器、电机和位置传感器的数量相等、且所述数量大于1；
针对每一电机控制器，该电机控制器均与一个位置传感器电连接和一个电机电连接，作为一个通道；其中，与每一通道中电机连接的位置传感器，用于测量该通道中电机的转子位置；
所述余度管理控制器与各个电机控制器电连接；
所述余度管理控制器，用于根据各个通道中电机控制器上报的、表征所述电机控制器所属通道是否存在故障的通道状态，选择一个无故障通道工作。


2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述余度管理控制器，具体用于从至少两个通道中确定一个通道作为目标通道，控制所述目标通道中电机控制器与电机电连接，并向所述目标通道中所述电机控制器发送位置指令，当所述目标通道中电机控制器反馈的通道状态表征所述目标通道存在故障，或，预设时间段内未接收到所述目标通道中电机控制器反馈的通道状态，则控制所述目标通道中电机控制器切断与所述目标通道中电机的电连接，并从余下通道中选择一个通道作为新的目标通道。


3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述余度管理控制器，还具体用于控制所述目标通道中电机控制器的输入电源的通断，且当所述目标通道中电机控制器反馈的通道状态表征所述目标通道存在故障，或，预设时间段内未接收到所述目标通道中电机控制器反馈的通道状态，则切断所述目标通道电机控制器的输入电源。


4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电机控制器包括：电机控制电路、电机驱动电路、位置解调电路和第一固态继电器；
所述电机控制电路分别与所述位置解调电路、所述电机驱动电路和所述余度管理控制器电连接；所述位置解调电路与所述位置传感器电连接；所述电机驱动电路与所述第一固态继电器电连接；所述第一固态继电器与所述余度管理控制器电连接，如果所述余度管理控制器确定所述第一固态继电器所属通道为目标通道时，所述第一固态继电器，用于在所述余度管理控制器的控制下，与所述第一固态继电器所属通道中电机电连接，且在所述余度管理控制器确定所述第一固态继电器所属通道出现故障的情况下，所述第一固态继电器，用于在所述余度管理控制器的控制下，切断与所述目标通道中电机的电连接；
所述电机驱动电路，用于对所述电机控制电路输出的弱电控制信号进行功率隔离放大，同时也检测电机的母线电流、母线电压和相电流；
所述电机控制电路，用于读取所述位置解调电路的电机转子位置或位置传感器是否存在故障的信息，生成自身所属通道的通道状态，并依据电机转子位置控制电机，且向所述的余度管理控制器上报所述电机控制电路所属通道的通道状态。


5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电机控制器还包括：第二固态继电器；
所述第二固态继电器还用于与外部电源电连接，且在所述余度管理控制器确定所述目标通道出现故障的情况下，所述第二固态继电器，用于切断为所述第二固态继电器供电的输入电源。


6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述余度管理控制器包括：第一电压转换器、余度逻辑电路和至少四个第一MOSFET；
所述第一电压转换器的一端与所述余度逻辑电路电连接，另一端用于与外部电源电连接；
所述余度逻辑电路设有至少四个输出端；
所述余度逻辑电路的输入端用于与外部的上位机电连接；
所述余度逻辑电路的每一输出端分别与一个第一MOSFET的输入端电连接；
所述第一MOSFET的输出端分别与一个所述固态继电器电连接。


7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一电压转换器包括：第一电源控制电路、降压电路和第一变压器；
所述第一电源控制电路包括：第一稳压二极管、第一电阻、用于将输入电压降至第一目标电压的第一电源PWM控制芯片、第二MOSFET、第二电阻、第一电容和第一二极管；
所述降压电路包括：用于将输入电压降至第二目标电压的降压转换器、第二二极管和第二电容；
所述第一稳压二极管的第一端接地，所述第一稳压二极管的第二端分别与所述第一电阻的一端和所述第一电源PWM控制芯片的第一端电连接；
所述第一电阻的另一端用于与外部电源电连接；
所述第一电源PWM控制芯片的第二端与所述第二MOSFET的栅极电连接；所述第一电源PWM控制芯片的第三端与所述第二MOSFET的源极电连接，所述第一电源PWM控制芯片的第四端与所述第一二极管的负极连接，所述第一电源PWM控制芯片的第五端接地；
所述第二MOSFET的漏极与所述第一变压器的初级线圈的同名端电连接；所述第二MOSFET的源极与所述第二电阻的一端电连接；
所述第一变压器的初级线圈非同名端用于与外部电源电连接；所述第一变压器反馈次级线圈的同名端与所述第一二极管的正极电连接；所述第一变压器的反馈次级线圈的非同名端接地；所述第一变压器反馈次级线圈的同名...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑涛立，聂梦清，范欣林，陈盟，田刚印，
申请(专利权)人：深圳联合飞机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44