[发明专利]基于EtherCAT的全闭环步进电机伺服控制系统

权利要求书

1.一种基于EtherCAT的全闭环步进电机伺服控制系统，该系统与EtherCAT主站通信连接，其特征在于，所述的控制系统包括共享内存以及分别与共享内存连接的基于ARM的EtherCAT通信子系统和基于DSP的电机驱动全闭环控制子系统；

所述的基于ARM的EtherCAT通信子系统接收EtherCAT主站的数据，并按照应用层协议解析命令，发送给电机驱动全闭环控制子系统，或者从电机驱动全闭环控制子系统中获取电机状态信息，并打包成EtherCAT通信数据帧传输回EtherCAT主站；

所述的基于DSP的电机驱动全闭环控制子系统检测共享内存中通过EtherCAT通信子系统的控制命令，根据得到的反馈信息并结合用户的配置，闭环或者全闭环伺服控制步进电机。

2.根据权利要求1所述的一种基于EtherCAT的全闭环步进电机伺服控制系统，其特征在于，所述的基于ARM的EtherCAT通信子系统包括依次连接的EtherCAT通信模块和EtherCAT应用层协议模块，所述的EtherCAT通信模块与EtherCAT主站通信连接，所述的EtherCAT应用层协议模块与电机驱动全闭环控制子系统连接；

所述的EtherCAT通信模块，用于基于EtherCAT协议的数据帧发送和接收，根据协议规定和用户配置，处理并解析相应的数据块，并存储至通信模块所对应的存储内存；

所述的EtherCAT应用层协议模块，从EtherCAT通信模块的存储内存中，获取数据，根据不同的输入定义，处理EtherCAT通信协议状态机的运行以及数据包的解析和打包，并在此基础上，处理用户应用层协议包。

3.根据权利要求2所述的一种基于EtherCAT的全闭环步进电机伺服控制系统，其特征在于，所述的EtherCAT通信模块设有用于实现多轴同步控制的DC同步信号输出端。

4.根据权利要求2所述的一种基于EtherCAT的全闭环步进电机伺服控制系统，其特征在于，所述的应用层协议包括用户自定义协议或标准协议。

5.根据权利要求1所述的一种基于EtherCAT的全闭环步进电机伺服控制系 统，其特征在于，所述的基于DSP的电机驱动全闭环控制子系统包括电机控制驱动模块、功率放大器模块、步进电机模块、以及检测与反馈模块，所述的电机控制驱动模块、功率放大器模块、步进电机模块依次连接，所述的检测与反馈模块分别与步进电机模块、电机控制驱动模块连接；

所述的电机控制驱动模块根据电机位置信息、电机电流反馈信息、驱动输入电压信息，结合用户通过EtherCAT通信子系统的参考命令，实时计算输出控制信号；

所述的功率放大器模块对电机控制驱动模块输入的控制信号进行放大，并输入至步进电机模块；

所述的步进电机模块根据功率放大器的输出信号，控制电机新的位置；

所述的检测与反馈模块检测电机的电流电压信号、位置信息和执行机构位置信息，计算电机的速度、位置或者执行机构的位置，反馈给电机控制驱动模块。

6.根据权利要求5所述的一种基于EtherCAT的全闭环步进电机伺服控制系统，其特征在于，所述的电机控制驱动模块根据不同用户使用不同模式：

力矩模式下，所述的电机控制驱动模块包括电流环闭环算法、模数转换算法、滤波算法以及根据I/O功能提供的报警或是保护功能；

速度模式下，所述的电机控制驱动模块包括电流闭环算法、速度闭环算法、模数转换算法、各个环路的滤波算法以及根据I/O功能提供的报警或是保护功能；

位置模式下，所述的电机控制驱动模块包括电流闭环算法、速度闭环算法、位置闭环算法、模数转换算法、运动轨迹生成算法、各个环路的滤波算法以及根据I/O功能提供的报警或是保护功能。

7.根据权利要求5所述的一种基于EtherCAT的全闭环步进电机伺服控制系统，其特征在于，所述的步进电机模块中设有用于反映电机位置信息的编码器。