一种无刷电机矩阵级联控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种无刷电机矩阵级联控制系统，包括集成CAN的主控制器和多个从控制器，主控制器与多个从控制器之间采用由总线型拓扑和菊花链拓扑组成的混合型拓扑结构进行CAN总线连接通信，每一从控制器分别连接有多路无刷直流电机和多路角度传感器，每一角度传感器与每一无刷直流电机一一对应设置，实现无刷电机矩阵的级联控制。本实用新型专利技术能够有效减少布线等各方面成本，同时，采用集成驱动的小型无刷直流电机，具有成本低、体积小巧以及利于电机大规模扩展的优势；此外，可根据电机矩阵的需求，进行拓展连接，从而进一步适用于电机大规模扩展；另外，通过多级存储，减轻CAN总线网络传输负载，提高电机矩阵控制系统的动态响应性能。态响应性能。态响应性能。

【技术实现步骤摘要】
一种无刷电机矩阵级联控制系统


[0001]本技术属于电机控制
，具体涉及用于大规模数量电机控制的一种无刷电机矩阵级联控制系统。

技术介绍

[0002]电机矩阵是包含了上百甚至上千个电机单元的阵列化运动控制系统，通过直线运动单元，将电机的旋转运动转化为立体空间内的升降和伸缩，在计算机控制下可呈现出曲线、曲面、平面、文字和三维图案等各种造型，主要应用于大型的展厅展馆，例如科技馆和艺术馆等。每个运动单元作为像素点，大量像素点组成一块巨幕，并通过自动化控制进行协同运动，展现出艺术方案。
[0003]现有技术在进行电机矩阵控制时，主要采用CAN（Controller Area Network，控制器局域网络）等总线通信进行一主多从控制，但从控制器通常采用CAN总线电机，即一个从控制器对应控制一个电机并作为一个CAN节点，对于CAN收发器的负载能力通常只能连接100个节点左右，相当于一条总线只能控制100个电机，当超过最大组网节点数量则需要通过中继器来增加负载节点或采用多路CAN控制器，其网络拓扑结构越复杂，布线施工就越繁琐，再加上总线电机成本较高，不适用于大规模扩展。此外，现有的电机主要采用步进电机，但步进电机体积较大，供电电压较高，能源效率低，在采用CAN总线时同样具有上述布线繁琐和成本较高的问题，同时，当采用一个从控制器控制多个步进电机时，因步进电机体积较大难以实现单元内高密度的连接控制。另外，现有的总线连接方式仅采用菊花链拓扑结构方式，即串联连接，总线连接方式单一，不利于连接扩展。
[0004]可见，现有的电机矩阵控制系统难以实现大规模的电机矩阵控制，控制效果较差。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种无刷电机矩阵级联控制系统，用于解决现有技术中的电机矩阵控制系统难以实现大规模的电机矩阵控制，联动控制效果较差的技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0007]本技术提供一种无刷电机矩阵级联控制系统，包括集成CAN的主控制器和多个从控制器，所述主控制器与多个从控制器之间采用由总线型拓扑和菊花链拓扑组成的混合型拓扑结构进行CAN总线连接通信，每一所述从控制器分别连接有多路无刷直流电机和多路角度传感器，每一角度传感器与每一无刷直流电机一一对应设置；其中，
[0008]所述主控制器用于将内存中的总编码信息解码为多个单元编码信息，并将多个单元编码信息通过CAN总线分发至对应的从控制器中进行存储；
[0009]所述从控制器用于接收所述主控制器发送的对应单元的运行信息，读取内部存储的单元编码信息，并解码得到各无刷直流电机的目标位置信息；
[0010]所述从控制器还用于接收各无刷直流电机对应的各角度传感器采集的模拟信号，将模拟信号转化为电机当前位置信息，并将电机当前位置信息与目标位置信息进行比对，
以根据各比对结果同步发送控制指令至各无刷直流电机；
[0011]所述无刷直流电机用于接收所述控制指令并运动至目标位置。
[0012]在一种可能的设计中，每一所述从控制器分别连接有24路集成PWM驱动的无刷直流电机和24路角度传感器。
[0013]在一种可能的设计中，所述角度传感器采用磁编码器。
[0014]在一种可能的设计中，所述从控制器包括24路ADC引脚、24路PWM引脚和至少一路CAN引脚；其中，
[0015]24路ADC引脚用于利用传感器接口与24路角度传感器连接，24路PWM引脚用于利用电机接口与24路集成PWM驱动的无刷直流电机连接，每路CAN引脚用于利用CAN收发接口与所述主控制器连接。
[0016]在一种可能的设计中，所述从控制器采用片上内存来存储多个所控制单元内的各无刷直流电机的目标位置信息。
[0017]在一种可能的设计中，所述主控制器采用片上内存来存储所述总编码信息。
[0018]在一种可能的设计中，所述系统还包括工控机，所述工控机与所述主控制器进行通信来改写所述主控制器中片上内存的总编码信息。
[0019]在一种可能的设计中，所述主控制器与所述工控机进行串口通信。
[0020]有益效果：
[0021]本技术通过将主控制器与多个从控制器之间采用总线型拓扑和菊花链拓扑组成的混合型拓扑结构进行CAN总线连接通信，每一所述从控制器分别连接有多路无刷直流电机和多路角度传感器，每一角度传感器与每一无刷直流电机一一对应设置，主控制器集中管理从控制器，从控制器分散控制各无刷直流电机，从而实现无刷电机矩阵的级联控制，其中，将一个从控制器与多个无刷直流电机作为一个CAN节点，有效减少了布线等各方面成本，同时，采用集成驱动的小型无刷直流电机，具有成本低、体积小巧以及利于电机大规模扩展的优势；此外，通过将总线连接采用总线型拓扑和菊花链拓扑组成的混合型拓扑结构，可根据电机矩阵的需求，进行拓展连接，从而进一步适用于电机大规模扩展；另外，通过多级存储，减轻CAN总线网络传输负载，提高电机矩阵控制系统的动态响应性能，保证大规模电机矩阵实时控制，提高电机联动控制效果。
附图说明
[0022]图1为本实施例中的无刷电机矩阵级联控制系统的结构框图；
[0023]图2为本实施例中的无刷电机矩阵级联控制系统的另一结构框图。
[0024]1‑
主控制器；2
‑
从控制器；3
‑
无刷直流电机；4
‑
角度传感器；5
‑
工控机。
具体实施方式
[0025]为使本说明书实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0026]实施例
[0027]如图1和图2所示，本技术提供一种无刷电机矩阵级联控制系统，包括集成CAN的主控制器1，包括集成CAN的主控制器1和多个从控制器2，所述主控制器1与多个从控制器2之间采用总线型拓扑和菊花链拓扑组成的混合型拓扑结构进行CAN总线连接通信，每一所述从控制器2分别连接有多路无刷直流电机3和多路角度传感器4，每一角度传感器4与每一无刷直流电机3一一对应设置；
[0028]其中，所述主控制器1用于将内存中的总编码信息解码为多个单元编码信息，并将多个单元编码信息通过CAN总线分发至对应的从控制器2中进行存储；其中，优选的，主控制器1采用片上内存保存所述总编码信息；
[0029]其中，需要说明的是，所述总编码信息是指电机矩阵中各电机运行的角度位置信息，该总编码信息有多组，每一组总编码信息可解码为对应的多个单元编码信息，多个单元编码信息对应于一从控制器2控制的多个电机单元的运行角度位置信息。例如，有多张图片或文字的像素值（即多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无刷电机矩阵级联控制系统，其特征在于，包括集成CAN的主控制器（1）和多个从控制器（2），所述主控制器（1）与多个从控制器（2）之间采用由总线型拓扑和菊花链拓扑组成的混合型拓扑结构进行CAN总线连接通信，每一所述从控制器（2）分别连接有多路无刷直流电机（3）和多路角度传感器（4），每一角度传感器（4）与每一无刷直流电机（3）一一对应设置。2.根据权利要求1所述的无刷电机矩阵级联控制系统，其特征在于，每一所述从控制器（2）分别连接有24路集成PWM驱动的无刷直流电机（3）和24路角度传感器（4）。3.根据权利要求1所述的无刷电机矩阵级联控制系统，其特征在于，所述角度传感器（4）采用磁编码器。4.根据权利要求2所述的无刷电机矩阵级联控制系统，其特征在于，所述从控制器（2）包括24路ADC引脚、24路PWM引脚和至少一路CAN引脚；其中，24路ADC...

【专利技术属性】
技术研发人员：李楷，汤晨雨，秦梓航，徐凡茜，陈佳玲，
申请(专利权)人：珠海奕博科技有限公司，
类型：新型
国别省市：