一种多电机速度伺服驱动控制结构的制作方法
【专利摘要】一种多电机速度伺服驱动控制结构，包括主控模块、驱动模块、BLDCM无刷直流电机模块，其中主控模块包括PSD及DSP和FPGA芯片，驱动模块包括隔离电路和功率电路，其中主控模块和驱动模块相连接，驱动模块和BLDCM无刷直流电机模块相连接，BLDCM无刷直流电机模块和主控模块相连接，这几个模块共同组成多电机速度伺服驱动控制结构；DSP从FPGA读取电机的速度检测值、电流检测值，DSP下发电流环计算结果给FPGA；FPGA将DSP下发的电流环计算结果与FPGA模块中增减计数器产生的三角波进行比较后产生12路PWM信号。本实用新型解决了工业中对多台电机控制的问题，系统结构简单，实现了控制器小型化，并且能够实现多台电机高精度的速度伺服控制。
【专利说明】
一种多电机速度伺服驱动控制结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及工业控制中对多台电机的速度进行精确控制领域，具体是一种多电机速度伺服驱动控制结构。
【背景技术】
[0002]速度伺服是伺服控制系统的重要组成部分之一，在电动汽车、电动轮椅和机器人等领域有广泛应用。在这些领域中，往往需要同时使用多台电机，并且具有速度同步控制的需求。传统的方式，都是采用基于单个微控制器或单个定点数字信号处理器的控制器控制单台电机，这些控制器之间通过总线通讯实现速度的同步控制，其存在两点不足:①该系统结构复杂，成本高;②控制器难以实现多电机系统的复杂速度伺服控制算法。FPGA可以替代复杂的逻辑电路，PSD本身具有时间响应快且位置分辨率较高等优点，在电机驱动伺服领域有广泛应用前景，并且，在控制平台中采用浮点DSP便于实现复杂的控制法，完成高精度的速度伺服控制。
【发明内容】
[0003]本实用新型目的是提供一种多电机速度伺服驱动控制结构，以解决工业中对多台电机控制的问题，系统结构简单，实现了控制器小型化，并且能够实现多台电机速度精确控制。
[0004]为达到上述目的，本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是:一种多电机速度伺服驱动控制结构，包括主控模块、驱动模块、BLDCM无刷直流电机模块，其中主控模块包括现场可编程微控制器外围芯片(PSD)以及DSP和FPGA芯片，驱动模块包括隔离电路和功率电路，其中主控模块和驱动模块相连接，主控模块输出PWM波，驱动模块和BLDCM无刷直流电机模块相连接，BLDCM无刷直流电机模块通过霍尔传感器与主控模块相连接，这几个模块共同组成基于DSP和FPGA多电机速度伺服驱动控制。
[0005]所述的主控模块为DSP芯片具有高性能、高度兼容、低功耗、易开发、低工作电压的特点，FPGA高度集成算法能实现多电机系统的复杂速度伺服控制算法，两个芯片通过总线连接可以实现数据共享。
[0006]所述驱动模块包括功率电路、隔离电路、电流检测电路、A/D转换电路，功率电路选用IRAMS10UP60B集成功率模块，并选用高速光耦HCPL2531实现PffM信号的隔离，霍尔电流传感器LTS6—NP检测母线电流，A/D选用14位、4通道同时采样、并行输出的AD7865AS — 2。
[0007]所述BLDCM无刷直流电机模块是一个无刷直流电机，接受驱动电路来的信号，电机转动最后将BLDCM无刷直流电机的霍尔信号传递给主控模块。
[0008]本实用新型所构建的驱动控制平台能够很好的同时完成对2台甚至多台BLDCM的独立或者协同速度伺服控制。该方案简化了速度伺服系统的结构、降低了成本，并且具有良好的功能扩展性和实现多电机的复杂速度伺服控制的能力。
[0009]本实用新型优点在于以下几点:一、FPGA可以替代复杂的逻辑电路，在简化系统结构。二、采用PSD连接浮点DSP便于实现复杂的控制算法，完成高精度的速度伺服控制。三、具有良好的功能扩展性和实现多电机的复杂速度伺服控制的能力。
【附图说明】
[0010]附图1是本实用新型原理图。
【具体实施方式】
[0011]以下结合附图1对本实用新型一种多电机速度伺服驱动控制结构的具体结构特征及实现方式和达到的效果做进一步说明。
[0012]硬件原理图如附图1所示一种多电机速度伺服驱动控制结构包括主控模块、驱动模块、BLDCM无刷直流电机模块，其中主控模块包括PSD及DSP和FPGA芯片，驱动模块包括隔离电路、功率电路、电流检测电路、A/D转换电路，其中主控模块和驱动模块相连接，主控模块输出PWM波，这个波形信号经过隔离电路和功率电路传输给BLDCM无刷直流电机模块，驱动模块和BLDCM无刷直流电机模块相连接，BLDCM无刷直流电机的霍尔信号传输给主控模块，这些模块共同组成多电机速度伺服驱动控制结构。
[0013]主控制器DSP承担的功能主要是控制算法的计算，它的程序分为主程序和中断处理程序两个部分，主程序中对电机速度环PID和电流环PID初始化，中断程序中对电机进行速度环、电流环计算和速度同步模块处理，后续器件可以看作系统的硬件设备，BLDCMl速度检测模块和BLDCM2速度检测模块将霍尔输入信号送入FPGA进行速度检测，再由DSP从FPGA读入。
[0014]FPGA中带有PWM发生模块，采用三角波比较法产生PWM，将DSP下发的BLDCM电流环计算结果与模块中增减计数器产生的同一三角波进行比较后产生12路PWM信号，计算结果大于三角波数值时，输出上桥功率管的导通信号;计算结果小于三角波数值时，输出上桥功率管的关闭信号，通过改变PWM发生模块的参数即可方便地改变PWM的斩波频率，在关闭时间段的中点同时载入电机的电流环计算结果，保证电机PWM信号的同步。
【主权项】
1.一种多电机速度伺服驱动控制结构，其特征在于:包括主控模块、驱动模块、BLDCM无刷直流电机模块，其中主控模块包括现场可编程微控制器外围芯片(PSD)以及DSP和FPGA芯片，驱动模块包括隔离电路和功率电路，其中主控模块和驱动模块相连接，主控模块输出PWM波，驱动模块和BLDCM无刷直流电机模块相连接，BLDCM无刷直流电机模块通过霍尔传感器与主控模块相连接，这几个模块共同组成多电机速度伺服驱动控制结构。
【文档编号】H02P5/46GK205566144SQ201620313984
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】李鑫, 戈宝军
【申请人】哈尔滨理工大学