[发明专利]一种基于DSP/FPGA动态可配置的机床智能控制器及控制方法

权利要求书

1.一种基于DSP/FPGA动态可配置的机床智能控制器，其特征在于：包括DSP/FPGA信息处理模块、数据输入模块、输出执行模块、中央处理嵌入式系统模块；所述DSP/FPGA信息处理模块包括硬件可重构信息采样单元、数字信号处理单元、硬件可重构算法单元、硬件可重构控制信息输出执行单元和数据存储单元；所述数据输入模块提供数据输入接口，通过硬件可重构信息采样单元与DSP/FPGA信息处理模块连接，用于将获取的数字信号或模拟信号经过处理后发送数字信号流至所述DSP/FPGA信息处理模块；

硬件可重构控制信息输出执行单元与输出执行模块连接，为所述输出执行模块提供控制指令；

所述输出执行模块用于与机床控制执行机构连接，用于输出并执行智能控制指令；

所述中央处理嵌入式系统模块与DSP/FPGA信息处理模块连接，并动态交换数据信息和指令；在向DSP/FPGA信息处理模块发送基于智能控制需求形成的智能控制策略文件时，根据该智能控制策略文件，分别由硬件可重构信息采样单元、硬件可重构算法单元和硬件可重构控制信息输出执行单元重构生成用于满足智能控制需求的硬件信息采样单元、硬件算法单元和硬件信息输出执行单元的动态组合，并自动生成智能控制算法图；在智能控制时，可重构信息采样单元获取机床当前状态信息，并融合历史状态信息解析智能控制算法图，生成智能控制命令并通过重构生成的硬件信息输出执行单元输出该智能控制命令给输出执行模块。

2.根据权利要求1所述的基于DSP/FPGA动态可配置的机床智能控制器，其特征在于：本智能控制器用于控制机床节能，其数据输入模块由数字信号隔离电路、程控信号调理阵列、模拟信号隔离电路和A/D转换阵列组成；其中数字信号隔离电路用于接收机床NC系统和PLC系统出来的数字信号并直接与硬件可重构信息采样单元连接；程控信号调理阵列用于接收机床传感器出来的模拟信号并依次连接模拟信号隔离电路和A/D转换阵列，A/D转换阵列输出接硬件可重构信息采样单元，由硬件可重构信息采样单元控制AD转换阵列对多路模拟信号进行实时高速精确同步采样，转换为高精度、高速度、低相位抖动的数字信号流。

3.根据权利要求2所述的基于DSP/FPGA动态可配置的机床智能控制器，其特征在于：本智能控制器用于控制机床节能，其输出执行模块由输出隔离电路、弱信号输出执行模块、强信号输出执行模块和模拟输出执行模块组成，硬件可重构控制信息输出执行单元输出的信号输出给输出隔离电路，由输出隔离电路根据信号特点对应输出给弱信号输出执行模块、强信号输出执行模块和模拟输出执行模块，最后由弱信号输出执行模块、强信号输出执行模块、模拟输出执行模块输出给机床执行机构。

4.根据权利要求2所述的基于DSP/FPGA动态可配置的机床智能控制器，其特征在于：本智能控制器用于控制机床节能，其中央处理嵌入式系统模块由嵌入式中央处理器、存储器、LAN接口、无线通讯接口和USB接口组成，LAN接口、无线通讯接口和USB接口通过有线/无线通信方式与外部服务器系统和/或其它智能装备进行通信，用于接收外部输入指令，并传递给嵌入式中央处理器，由嵌入式中央处理器与DSP/FPGA信息处理模块通过高速通信接口连接，动态交换数据信息和指令。

5.一种基于DSP/FPGA动态可配置的机床智能控制方法，其特征在于：智能控制过程为，

1）由中央处理嵌入式系统模块根据机床智能控制需求制作并加载策略文件给DSP/FPGA信息处理模块；

2）由DSP/FPGA信息处理模块解析策略文件中所包含的输入输出接口重构配置信息、算法模块配置信息、算法图配置信息，并根据解析出的上述信息重构配置输入输出硬件单元和DSP算法硬件单元；

3）连接上述重构配置的输入输出硬件单元和DSP算法硬件单元，并根据算法图配置信息生成智能控制算法图；

4）采集机床状态信息，获取当前机床运行状态，根据机床当前运行状态和历史信息，并解析所述智能控制算法图，得出智能控制指令；

5）将该智能控制指令通过重构配置的输出硬件单元传输给输出执行模块，由输出执行模块输出控制指令给机床执行机构进行执行。