[发明专利]冗余驱动系统中力矩均衡控制器

说明书

技术领域

本发明属于冗余驱动系统中各电机负载力矩均衡控制器。该装置应用在特种雷达冗余驱动控制系统、其他冗余驱动控制系统及双电机驱动系统等领域。

背景技术

在某些特殊需求场合，如航管雷达伺服系统等，驱动系统可靠性要求很高，为减少系统出现故障的概率，一般采用冗余驱动系统以达到其高可靠性要求。

在冗余驱动系统中，依据驱动功率大小，采用多套驱动系统进行驱动，比较常见的是双电机驱动，冗余双电机驱动伺服系统中包含两套驱动系统和两套控制系统，具体实施方案可参见文献“冗余设计在航管雷达天线驱动系统中的应用”(电子产品可靠性与环境试验，2005年6月)。为减小驱动系统功率，两套驱动系统是同时工作，(注：同时工作是必要的，可以减小驱动传动系统功率和提高系统使用寿命，驱动传动系统功率的减小带来驱动传动系统体积减小等诸多优点)。而两套控制系统一套控制系统处于工作状态，另外一套控制系统处于热备份状态，当一套驱动系统出现故障时，伺服系统减小指标，单套驱动，对另外一套进行维修恢复。为实现双电机力矩均衡控制及控制系统自动切换功能，两套控制系统及两套驱动系统需通过各种技术物理互连，从而实现冗余控制。

在以往的冗余双驱动系统中，通过各种技术互连的目的主要是实现双电机力矩均衡控制和在系统出现故障时进行切换，发明一种支持热插拔的力矩均衡控制器控制两套驱动系统力矩均衡，冗余系统只需设计两套完全一样的普通驱动控制系统即可实现冗余驱动系统的目的，两套驱动控制系统完全物理隔离，各自独立工作，系统设计简明，技术成熟，单套系统维修可断电维修。

传统冗余驱动控制系统主要存在如下缺点：

①两套设备互连系统自身存在可靠性问题；

②互连设备在线(通电状态下)维修维护困难；

③控制设备要求高，设备量大，系统组成复杂；

④系统设计研制复杂度高，开发成本相应提高；

发明内容

所要解决的技术问题：

针对以上不足本发明提供了一种通过对两套独立驱动电机力矩实时检测并通过对速度控制进行补偿从而实现力矩均衡控制的力矩均衡控制器。

技术方案：

一种冗余驱动系统中力矩均衡控制器包括控制模块、通讯协议模块、高速通讯物理接口模块、电源管理模块；电源管理模块通过印制电路为通讯协议模块、控制模块供电，控制模块与通讯协议模块之间、通讯协议模块与高速通讯物理接口模块之间均通过印制电路连接，控制模块通过通讯协议模块和高速通讯物理接口模块实现对外通讯；控制模块的工作频率≥10MHz，通讯协议模块需要和冗余系统的伺服驱动器预留的高速通讯物理接口相匹配，高速通讯物理接口的最大波特率≥100KHz。

控制模块和通讯协议模块采用TI公司DSP芯片TMS320F28335。

高速光耦隔离芯片采用6N137，总线物理驱动芯片采用TJA1050T。

控制模块和通讯协议模块采用Cygnal公司的SOPC单片机C8051F040

有益效果：

本发明的设计使冗余双驱动控制系统不需要电气互连，将力矩均衡控制器安装在两套独立控制的驱动系统之间，对电机力矩进行均衡控制，在某套驱动系统出现故障时，可以断电维修，系统架构简明，不需专用控制系统，降低了成本。

附图说明

图1是本发明组成示意图；

图2是本发明原理框图；

图3是本发明应用实例示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

如图1所示，一种冗余驱动系统中力矩均衡控制器包括控制模块、通讯协议模块、高速通讯物理接口模块、电源管理模块；所述的控制模块是系统控制核心，是一种由单片高集成度计算机(如单片机或数字信号芯片)，主要完成力矩差的校正运算和数据采集；通讯协议模块主要完成依据不同驱动系统接口而设计相匹配的通讯协议接口(如CAN总线、高速数字频率口)；高速通讯物理接口模块包含高速光耦隔离芯片和总线物理驱动芯片，完成支持热插拔和高速通讯的物理驱动；电源管理模块主要为力矩均衡控制器提供电源管理和检测。

电源管理模块通过印制电路为通讯协议模块、控制模块供电，控制模块与通讯协议模块之间、通讯协议模块与高速通讯物理接口模块之间均通过印制电路连接，控制模块通过通讯协议模块和高速通讯物理接口模块实现对外通讯。

控制模块的工作频率≥10MHz，通讯协议模块需要和冗余系统的伺服驱动器预留的高速通讯物理接口相匹配，高速通讯物理接口的最大波特率≥100KHz。