[发明专利]片上电机伺服控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机伺服控制系统，尤其是一种基于片上可编程技术(SOPC)的电机伺服控制系统。

背景技术

目前在工业控制领域中，有各种类型的电机伺服系统在投入使用，这些不同类型的伺服系统采用不同的控制器。因此一旦采用另一种类型的电机伺服系统时，就需要采用相应的控制器，这将导致系统开发周期的延长，成本的大幅提升。

发明内容

为了克服现有技术不能采用同一控制器的不足，本发明提供一种片上电机伺服控制系统，只需根据电机的实际功率选择相应的功放MOS管，就可以实现对多种类型电机的多路并行控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括处理系统、系统接口电路和电机驱动系统，处理系统通过系统接口电路连接电机驱动电路，电机驱动系统连接电机，由处理系统产生电机控制指令，送往电机驱动系统实现对电机的驱动与控制，系统接口电路同时来实现与其它外部设备的通讯功能，并将电机驱动系统采集到的电机的状态信息输送至处理系统。

处理系统采用可编程逻辑器件(FPGA)，包括嵌入式软核处理器、在片ROM、在片RAM、通信口、定时器和输入/输出(IO)口，上述各器件均通过一条嵌入式总线连接。通过IO口将电机状态输入，利用嵌入式总线传输至嵌入式软核处理器，生成电机控制指令，通过IO口将控制指令送出，处理器的程序安装在在片ROM中，运行程序时调用在片RAM，通信口通过系统接口电路连接显示器或其它外设，定时器用于运行周期程序。

系统接口电路包含独立的电平转换电路和串行通讯电路，电平转换电路一端连接处理系统的IO口，另一端连接电机驱动系统，电机状态信息以及电机控制指令需经过电平变换后分别送往处理系统和电机驱动系统。串行通讯电路一端连接处理系统的通信口，另一端连接外设，利用串行通讯电路实现与其它外部设备(显示器、PC机)的通信。

电机驱动系统包括运算放大器、光电隔离芯片、切换开关、若干个推挽式放大器、电位计和A/D转换芯片。首先利用运算放大器实现信号的放大与变换，接着将信号送往光电隔离芯片。在光电隔离芯片的输出端与各个推挽式放大器驱动电路之间，加装了切换开关，用于实现针对不同电机的驱动方式切换至不同的推挽式放大器。推挽式放大器采用功率MOS管，功率MOS管的型号选择需根据电机系统实际运行的功率需求为准进行选取。对于电机状态信息的获取是基于电位计测得正比于电机转动角度的电压信号，利用A/D转换芯片将电压值转换成数字量，通过电机状态输出端连接系统接口电路的电平转换电路，最终送往处理系统。

本发明的有益效果是：由于采用可编程逻辑芯片(FPGA)设计了基于片上可编程技术(SOPC)的电机伺服控制系统，本发明只需对功率MOS管进行更换，而不需对其它硬件电路进行修改，就能实现对多种电机系统的数字控制，并同时实现多路控制信号的输出。除此以外，由于采用了片上系统技术，可以实现外设器件的片内高度集成，提高系统的可靠性，同时进一步降低了成本。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明的组成结构框图。

图2是本发明的处理系统框图。

图3是本发明的系统接口电路示意图。

图4是本发明的电机驱动系统框图。

具体实施方式

装置实施例：参照图1，包括处理系统、系统接口电路和电机驱动系统，处理系统通过系统接口电路连接电机驱动电路，电机驱动系统连接电机，由处理系统进行处理，从而产生电机控制指令，送往电机驱动系统实现对电机的驱动与控制，系统接口电路同时利用系统接口电路基于RS232协议可以和其他外部系统通讯，并将电机驱动系统采集到的电机的状态信息输送至处理系统。

本发明所述的利用FPGA芯片构成的片上处理系统如图2所示，处理器采用了NiosII嵌入式软核32位处理器。在FPGA芯片内部还集成了在片ROM，在片RAM，用于串行通讯的RXD(接收)与TXD(发送)通信，IO，定时器，串行外设SPI端口，SDRAM控制器，上述各器件均通过一条嵌入式总线连接。通过IO口将电机状态输入，利用嵌入式总线传输至嵌入式软核处理器，生成电机控制指令，通过IO口将控制指令送出，处理器的程序安装在在片ROM中，运行程序时调用在片RAM，通信口通过系统接口电路连接显示器或其它外设，定时器用于运行周期程序。