一种伺服电机控制器及控制方法技术

本申请公开了一种伺服电机控制器，其应用于伺服控制系统，其特征在于，包括一可编程逻辑器件；所述可编程逻辑器件包括外围接口逻辑、输出调制模块和通过在线编程得到的控制运算模块；本申请实现伺服电机的控制算法不需要多个硬件处理器，仅需一片可编程逻辑器件，减少了芯片的个数，减少了电路板的重量、降低了电路布线难度，降低了主处理器和协处理器之间的接口复杂度，从而大大减少了控制器的成本；同时，通过可编程逻辑器件中的多个控制运算模块分别对每个伺服电机的被控参数进行相应的控制运算，保证了运算速度，提高了伺服系统的响应速度。因此，本申请实施例解决了现有技术的问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本申请公开了一种伺服电机控制器，其应用于伺服控制系统，其特征在于，包括一可编程逻辑器件；所述可编程逻辑器件包括外围接口逻辑、输出调制模块和通过在线编程得到的控制运算模块；本申请实现伺服电机的控制算法不需要多个硬件处理器，仅需一片可编程逻辑器件，减少了芯片的个数，减少了电路板的重量、降低了电路布线难度，降低了主处理器和协处理器之间的接口复杂度，从而大大减少了控制器的成本；同时，通过可编程逻辑器件中的多个控制运算模块分别对每个伺服电机的被控参数进行相应的控制运算，保证了运算速度，提高了伺服系统的响应速度。因此，本申请实施例解决了现有技术的问题。【专利说明】—种伺服电机控制器及控制方法
本申请涉及伺服控制
，尤其涉及。
技术介绍
在伺服控制系统中，通过伺服电机控制器实现对伺服电机的位置、速度和电流的控制。现有技术以DSP (digital signal processor,数字信号处理器)或单片机作为伺服电机控制器的主处理器，执行位置控制运算、速度控制运算及电流环控制运算。由于上述控制运算过程复杂，如基于空间矢量控制算法的电流环控制运算频繁的进行乘法、积分、微分等运算，当需要同时对伺服控制系统中的多个伺服电机进行控制时，单个DSP或单片机难以满足运算速度要求；而若采用多个DSP或单片机，虽然能满足运算速度的要求，但增加系统成本，不利于推广应用。
技术实现思路
有鉴于此，本申请目的在于提供，以解决现有伺服电机控制器难以兼顾成本和运算速度的问题。为实现上述目的，本申请提供如下技术方案:一种伺服电机控制器，应用于具有至少一个伺服电机的伺服控制系统，包括可编程逻辑器件；所述可编程逻辑器件包括外围接口逻辑、输出调制模块和通过在线编程得到的控制运算模块；所述外围接口逻辑用于获取所述伺服电机的被控参数反馈值；所述控制运算模块用于根据所述被控参数反馈值和预设的被控参数目标值进行相应的控制运算，以生成一调制波信号；所述输出调制模块用于根据所述调制波信号生成相应的伺服电机控制信号；其中，所述外围接口逻辑、输出调制模块、控制运算模块和所述伺服电机一一对应。优选的，所述可编程逻辑器件包括现场可编程门阵列FPGA。优选的，所述被控参数反馈值包括电流反馈值、速度反馈值和位置反馈值；所述被控参数目标值包括速度目标值和位置目标值；所述外围接口逻辑包括电流反馈接口、速度反馈接口和位置反馈接口 ；所述电流反馈接口用于获取所述电流反馈值；所述速度反馈接口用于获取所述速度反馈值；所述位置反馈接口用于获取所述位置反馈值；所述可编程逻辑器件还包括通用串行接口 UART ;所述通用串行接口 UART用于获取所述被控参数目标值。优选的，所述控制运算模块包括软核处理器和空间矢量控制算法模块FOC ；所述软核处理器用于根据所述速度反馈值和速度目标值进行速度控制运算、根据所述位置反馈值和位置目标值进行位置控制运算，并根据所述速度控制运算结果和位置控制运算结果生成电流参考信号；所述空间矢量控制算法模块FOC用于根据所述电流参考信号和电流反馈值进行电流环控制运算，并生成所述调制波信号。优选的，所述输出调制模块包括PWM模块，用于将所述调制波信号与一三角波形式的所述载波信号进行比较，得到所述伺服电机控制信号。优选的，所述被控参数反馈值为数字信号形式的被控参数反馈值；所述伺服电机控制器还包括采集转换电路；所述伺服控制系统或所述伺服电机控制器还包括被控参数传感器；所述被控参数传感器用于对所述伺服电机的被控参数进行在线检测，以得到模拟信号形式的被控参数检测值；所述采集转换电路用于对所述被控参数检测值进行模数转换，得到所述被控参数反馈值，并将所述被控参数反馈值输出至所述外围接口逻辑。一种伺服电机控制方法，应用于具有伺服电机和驱动器的伺服控制系统，包括:获取所述伺服电机的被控参数反馈值和被控参数目标值；根据所述被控参数反馈值和被控参数目标值进行相应的控制运算，生成一调制波信号;根据所述调制波信号生成相应的伺服电机控制信号。优选的，所述被控参数反馈值包括电流反馈值、速度反馈值和位置反馈值；所述被控参数目标值包括速度目标值和位置目标值。优选的，所述根据所述被控参数反馈值和被控参数目标值进行相应的控制运算，生成一调制波信号,包括: 根据所述速度反馈值和速度目标值进行速度控制运算；根据所述位置反馈值和位置目标值进行位置控制运算；根据所述速度控制运算结果和位置控制运算结果生成电流参考信号；根据所述电流参考信号和电流反馈值进行电流环控制运算，并生成所述调制波信号。优选的，所述根据所述调制波信号生成相应的伺服电机控制信号，包括:将所述调制波信号与一三角波形式的载波信号进行比较，得到所述伺服电机控制信号。从上述的技术方案可以看出，本申请将可编程逻辑器件作为伺服电机的主处理器，利用可编程逻辑器件的片上可编程技术生成多个控制运算模块，实现同时对多个伺服电机进行控制运算；本申请实现控制算法不需要多个硬件处理器，仅需一片可编程逻辑器件，减少了芯片的个数，减少了电路板的重量、降低了电路布线难度，降低了主处理器和协处理器之间的接口复杂度，从而大大减少了控制器的成本；同时，通过可编程逻辑器件中的多个控制运算模块分别对每个伺服电机的被控参数进行相应的控制运算，保证了运算速度，提高了伺服系统的响应速度。因此，本申请实施例解决了现有技术的问题。【专利附图】【附图说明】为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，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他的附图。图1为本申请实施例一提供的伺服电机控制器的结构框图；图2为本申请实施例二提供的伺服电机控制器的结构框图；图3为本申请实施例三提供的伺服电机控制器的结构框图；图4为本申请实施例四提供的伺服电机控制方法的流程图；图5为本申请实施例五提供的伺服电机控制方法的流程图。【具体实施方式】下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本申请实施例公开了，以解决现有伺服电机控制器难以兼顾成本和运算速度的问题。本申请实施例提供的伺服电机控制器，应用于具有至少一个伺服电机的伺服控制系统，该系统包括伺服电机和驱动伺服电机的驱动器。本申请实施例一提供的伺服电机控制器包括可编程逻辑器件。如图1所示，可编程逻辑器件100包括外围接口逻辑110、控制运算模块120和输出调制模块130。外围接口逻辑110用于获取伺服电机的被控参数反馈值；控制运算模块120用于根据外围接口逻辑110获取的被控参数反馈值和预设的被控参数目标值进行相应的控制运算，生成一调制波信号；输出调制模块130用于根据控制运算模块120生成的调制波信号生成相应的伺服电机控制信号。本实施例中，依次连接的外围接口逻辑110、控制运算模块120、输出调制模块130构成一个可编程逻辑单元，每个可编程逻辑单元对应控制一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伺服电机控制器，应用于具有至少一个伺服电机的伺服控制系统，其特征在于，包括可编程逻辑器件；所述可编程逻辑器件包括外围接口逻辑、输出调制模块和通过在线编程得到的控制运算模块；所述外围接口逻辑用于获取所述伺服电机的被控参数反馈值；所述控制运算模块用于根据所述被控参数反馈值和预设的被控参数目标值进行相应的控制运算，以生成一调制波信号；所述输出调制模块用于根据所述调制波信号生成相应的伺服电机控制信号；其中，所述外围接口逻辑、输出调制模块、控制运算模块和所述伺服电机一一对应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任智新，
申请(专利权)人：北京经纬恒润科技有限公司，
类型：发明
国别省市：