[发明专利]一种多轴无刷直流电机同步控制系统

说明书

技术领域

本发明属于先进制造和自动控制技术领域，具体涉及一种多轴无刷直流电机同步控制系统。

背景技术

一种由四台无刷直流电机组成的同步控制系统，其每个电机带动偏心轮同步转动，实现输出方向可调大小可调的往复力，此系统可用于主动隔振控制领域。传统的无刷直流电机控制系统其硬件一般由无刷直流电机、电机驱动电路、电机状态采集电路以及DSP控制器组成，软件通过实时采集电机状态信息，经电机控制算法处理单元产生驱动信号，驱动电机旋转。

传统的控制系统其硬件电路复杂，软件复杂度高，可靠性低。该控制系统的另外一个缺陷在于：当系统中有多个电机需要控制时，需要配置多套控制系统，多套电机控制系统之间通过通讯总线连接时，延时较大，无法保证多个电机的同步控制，导致多个电机需要长时间协同调整，进而影响了控制系统的动态响应速度和稳态控制精度。

发明内容

本发明针对由多轴无刷直流电机组出的同步控制系统元器件种类多、硬件接线复杂和同步延迟较大，控制系统同步不足之处，提出的一种多轴无刷直流电机同步控制系统的改进设计。

本发明的具体技术方案是：

本发明提出了一种多轴无刷直流电机同步控制系统，包括多个DSP控制器、多个电机状态采集电路和多个无刷直流电机驱动电路；其特征在于：还包括一个控制器同步电路；

所述控制器同步电路包括时钟芯片、FPGA芯片、多个RAM芯片；所述FPGA芯片的时钟信号输入端与时钟芯片连接；所述多个RAM芯片均通过其数据信号接口和地址接口与FPGA芯片连接；每个DSP控制器均通过数据信号接口、地址信号接口、时钟线信号接口以及同步信号接口与FPGA芯片连接。

基于上述的多轴无刷直流电机同步控制系统，现对其控制方法进行描述，其特征在于，包括以下步骤：

1)系统上电，时钟芯片产生时钟信号；

2)FPGA芯片根据时钟芯片提供的时钟信号计时输出同步信号分别发送给多个DSP控制器，多个DSP控制器在同一时刻启动运行；

3)FPGA芯片通过多个电机状态采集电路获取多个电机的工作状态信息，并将其存入多个RAM芯片中；

4)多个DSP控制器分别通过FPGA芯片读取多个RAM芯片中存储的电机工作状态信息，并结合同步信号实现多个电机的同步控制。

上述电机的工作状态信息包括旋转变压器产生的位置和速度信息，电机的电流信息。

本发明的优点在于：

1、本发明采用多个DSP控制器、多个电机状态采集电路和多个无刷直流电机驱动电路一体化，提高了性能可靠性，减少体积重量，降低了产品成本；通过控制器同步电路，实现了多个电机的同步工作；通过电机状态采集电路，实时获取电机的工作状态，具备系统的状态监控功能。

附图说明

图1是本发明多轴无刷直流电机闭环控制系统总体结构简图；

图2是本发明DSP控制器软件设计流程图。

具体实施方式

一种由多轴无刷直流电机组成的闭环控制系统，包括一个控制器同步电路、多个DSP控制器、多个电机状态采集电路和多个无刷直流电机驱动电路。

其中，控制器同步电路，根据统一时钟产生控制周期，获取多个电机的工作状态信息，完成DSP控制器之间信息的实时共享，从而实现多个无刷直流电机的同步运行；

具体地说，DSP控制器负责无刷直流电机运动方式控制信号的输出；

具体地说，电机状态采集电路，反馈无刷直流电机运行位置和速度信息，以及电机的工作电流信息；

具体地说，无刷直流电机驱动电路负责将DSP控制器发出的控制信号转化为无刷直流电机的功率驱动信号，实现功率放大功能。

如图1所示，具体来说，控制器同步电路包括时钟芯片、FPGA芯片、多个RAM芯片；FPGA芯片的时钟信号输入端与时钟芯片连接；多个RAM芯片均通过其数据信号接口和地址接口与FPGA芯片连接；每个DSP控制器均通过数据信号接口、地址信号接口、时钟线信号接口以及同步信号接口与FPGA芯片连接。

该系统的控制方法如下：

步骤1)系统上电，时钟芯片产生时钟信号；

步骤2)FPGA芯片根据时钟芯片提供的时钟信号计时输出同步信号分别发送给多个DSP控制器，多个DSP控制器在同一时刻启动运行；

步骤3)FPGA芯片通过多个电机状态采集电路获取多个电机的工作状态信息，并将其存入多个RAM芯片中；