[实用新型]一种适用于多通道永磁同步电机型舵机控制的数字控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及机电控制技术领域，具体涉及一种适用于多通道永磁同步电机型舵机控制的数字控制器。

背景技术

近年来，由于全电飞机的发展以及伺服技术的发展，国防装备精度要求越来越高，电动舵机成为一个热门研究领域。电动舵机作为飞控系统的执行机构，对电动随动系统的要求是必须具备很高的角速度、跟踪精度，同时具有较高可靠性和良好的可维护性。当前电动舵机正在朝着高速、高功率密度、高效率、体积小的方向发展，因此研发高速、高效率、高功率密度、小体积的电机对于电动舵机的发展尤为重要。

随着永磁材料、集成技术、及现代控制理论的飞速发展，永磁同步电机以其优良的特性得到了快速发展。同无刷、有刷直流电机相比较，永磁同步电机具有以下优点：(1)电机体积小，结构简单，便于维护；(2)功率密度高，效率高；(3)电枢绕组分布于定子上，便于电机散热；(4)永磁体由稀土材料制成，转子无电枢，转动惯量小，电机具有快速响应性。由于具有高功率密度、小体积、高效率、动态性能好等良好特性，永磁同步电机广泛应用于高性能伺服系统中。

传统数字控制器如TI公司TMS320F28335、TMS320F2812只有12路PWM控制信号，当舵机采用永磁同步电机后，单路舵机需要6路PWM控制信号驱动三相桥式逆变器，当系统所需舵机大于两路时，传统单片DSP控制器将无法满足所需PWM路数。其次采用传统数字控制器采集电流、舵角反馈、转子角速度等信号，将极大占用系统控制周期，降低系统响应速度。

实用新型内容

针对上述问题中存在的不足之处，本实用新型提供一种适用于多通道永磁同步电机型舵机控制的数字控制器，其具有通用性高、运算速度快、通道数易扩展、可靠性高的特点。

本实用新型公开了一种适用于多通道永磁同步电机型舵机控制的数字控制器，包括：DSP处理器、FPGA处理器、电流采集电路、舵反馈采集电路、旋变电路、驱动电路、接口电路和电源；

所述DSP处理器和FPGA处理器通过地址总线、数据总线和控制总线相连，所述DSP处理器的输入端与所述接口电路相连；所述FPGA处理器的第一输入端与所述电流采集电路的输出端相连，所述FPGA处理器的第二输入端与所述舵反馈采集电路的输出端相连，所述FPGA处理器的第三输入端与所述旋变电路的输出端相连，所述FPGA处理器的输出端与所述驱动电路的输入端相连；

所述电源的输出端分别与所述DSP处理器和FPGA处理器相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述DSP处理器包括：DSP模块、通信模块和RAM模块；

所述DSP模块通过地址总线、数据总线和控制总线与所述FPGA处理器相连，所述DSP模块通过所述通信模块与上位机相连，所述DSP模块与存储有PID初始参数的所述RAM模块相连；

所述DSP模块包括用于电机矢量控制运算的矢量控制运算模块和产生控制舵机控制量的控制量生成模块。

作为本实用新型的进一步改进，所述FPGA处理器包括：FPGA模块和时序控制采样模块；

所述FPGA模块通过地址总线、数据总线和控制总线与所述DSP模块相连，所述FPGA模块与所述时序控制采样模块相连，所述时序控制采样模块分别与所述电流采集电路、舵反馈采集电路和旋变电路相连；

所述FPGA模块包括用于对所述控制量进行SVPWM调制输出开关控制信号的SVPWM调制模块。

作为本实用新型的进一步改进，所述FPGA处理器还包括用于实时监测直流母线电压电流的限流检测模块，所述限流检测模块与所述FPGA模块相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述电源包括：DC/DC电源模块、电源管理芯片和三端稳压器；

所述DC/DC电源模块分别与所述电源管理芯片和三端稳压器相连，所述电源管理芯片分别与所述DSP处理器和FPGA处理器相连，所述三端稳压器分别与所述电流采集电路、舵反馈采集电路、旋变电路、驱动电路和接口电路相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型采用DSP+FPGA高集成全数字处理器，具有功耗低，可编程能力强，且有抗干扰能力强特点，能够有效解决信号串扰和衰减问题；本实用新型采用DSP负责控制算法，FPGA负责采样和调制算法，能够大大降低DSP控制周期，提高控制器的控制速度和精度；本实用新型的FPGA模块通过设置输出IO能够输出多路PWM驱动信号，从而实现对多路电动伺服机构进行控制。

附图说明