[发明专利]一种可重构的交流伺服驱动控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及伺服控制领域，具体涉及一种可重构的交流伺服驱动控制系统。

背景技术

随着电力电子技术、微电子技术、现代控制理论和计算机技术的发展，交流伺服控制技术取得长足进步，因而交流伺服系统逐步取代直流伺服系统，并以其宽调速范围、高稳态精度和快速动态响应等优良特性，广泛应用于机电一体化、数控机床、加工中心、工业机器人、柔性制造系统等许多高科技领域中。

交流伺服驱动控制系统是交流伺服系统的重要组成部分，但伺服电机多种多样及与伺服电机配套使用的驱动器的专用性，给不同控制需求的用户在选型、设计以及应用中增加很多工作量和困难，也造成了诸多不必要的浪费。

目前，国外虽有集3种类型驱动控制(通用变频器、永磁同步交流伺服驱动器和异步电机伺服驱动器)于一体的控制器，但其开放性和通用性仍然不够强且价格较昂贵。国内研究以提高伺服单元控制性能为重点，主要集中在电机本体、电机控制策略、逆变器及调制技术、现代控制理论等方面，但交流伺服驱动系统的通用性、可升级性等相关的整体设计、软件架构以及实现方法等方面缺乏深入研究。

自主研究和设计集多种类型驱动控制于一体的通用型伺服驱动控制系统，用户可根据控制需求，对电机类型、负载性质、运行参数、控制策略类型等进行配置，实现交流伺服驱动控制系统的重构，具有很大必要性和实用价值。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种可重构的交流伺服驱动控制系统，解决现有交流伺服驱动器开放程度低、通用性差的问题，便于根据实际工况与控制需求对系统功能进行修改、扩充和升级，实现交流伺服驱动控制系统快速重构。

为实现上述目标，本发明所采用的技术方案如下：

一种可重构的交流伺服驱动控制系统，至少包括交流伺服驱动控制器A、FPGA信号预处理B、功率驱动C、交流伺服电机D、编码器E、上位控制器F和按键显示控制面板G；所述交流伺服驱动控制器A分别与FPGA信号预处理B和功率驱动C相连；所述FPGA信号预处理B与功率驱动C、编码器E、上位控制器F和按键显示控制面板G分别相连；所述功率驱动C与交流伺服电机D相连；所述交流伺服电机D与编码器E相连；

所述交流伺服驱动控制器A通过FPGA信号预处理B接收上位控制器F和按键显示控制面板G下发的运动参考命令，交流伺服驱动控制器A还接收经FPGA信号预处理B处理的功率驱动C和编码器E的反馈数据信息，再经交流伺服驱动控制器A的控制算法产生驱动信息，驱动信息经功率驱动C功率放大驱动交流伺服电机D运动。

所述交流伺服驱动控制器A主要由应用管理框架层1、功能模块框架层2、子功能模块层3、硬件接口驱动层4和硬件接口层5组成；

所述应用管理框架层1至少包括交流伺服驱动控制器管理框架11；

所述功能模块框架层2至少包括控制单元功能模块框架21、变换单元功能模块框架22、设定单元功能模块框架23、测量单元功能模块框架24和执行单元功能模块框架25；

所述子功能模块层3至少包括控制单元子功能模块族31、变换单元子功能模块族32、设定单元子功能模块族33、测量单元子功能模块族34和执行单元子功能模块族35；

所述硬件接口驱动层4至少包括外部设备通信接口驱动40、设定单元接口驱动43、测量单元接口驱动44和执行单元接口驱动45；

所述硬件接口层5至少包括外部设备通信接口50、设定单元接口53、测量单元接口54和执行单元接口55。

所述交流伺服驱动控制器管理框架11至少包括交流伺服驱动控制器任务调度111和交流伺服驱动控制器管理框架数据信息接口112；

所述交流伺服驱动控制器任务调度111与功能模块框架层2、外部设备通信接口驱动40和交流伺服驱动控制器管理框架数据信息接口112分别相连；所述交流伺服驱动控制器管理框架数据信息接口112与功能模块框架层2和外部设备通信接口驱动40分别相连；所述交流伺服驱动控制器管理框架11通过交流伺服驱动控制器任务调度111完成功能模块框架层2中各功能模块框架和外部设备通信接口驱动40的调度与数据信息管理；所述交流伺服驱动控制器管理框架11通过交流伺服驱动控制器管理框架数据信息接口112完成各功能模块框架间和交流伺服驱动控制器管理框架11与外部设备通信接口驱动40之间的数据交互。