[发明专利]集成运动控制和电机控制的控制器和控制系统

说明书

本发明提供了一种集成运动控制和电机控制的控制器，包括第一处理器、第二处理器和高速缓存。第一处理器配置为运行操作系统和运动控制。第二处理器配置为执行电机控制且常态地不运行所述操作系统。高速缓存耦接到所述第一处理器和所述第二处理器。其中所述第一处理器和所述第二处理器配置为在运动控制和电机控制期间，通过所述高速缓存进行数据交互，其中所述第一处理器、第二处理器和所述高速缓存是集成在同一芯片中的。

技术领域

本发明主要涉及控制器，尤其涉及一种集成运动控制和电机控制的控制器和控制系统。

背景技术

运动控制和电机控制是工业自动化领域的核心技术。实现运动控制的运动控制器和实现电机控制的电机控制器，是目前自动化领域中常见的自动执行复杂工作的装置上的两个关键控制部件。在其他领域，例如无人机中，也会使用包括运动控制和电机控制的控制器。

传统上，大多数的工业自动化系统(比如机器人、大型机床)采用的是分布式控制方式。分布式控制方式具体地说是一个运动控制器与多个电机控制器配合。运动控制器和电机控制器之间、电机控制器与电机控制器之间使用总线(例如现场总线)进行通信。

这种分布式的控制方式具有很多已知的缺点。例如硬件器件多会导致硬件成本高、占用空间大。又如，总线通信方式容易受到干扰，且在数据传输量和传输速度方面存在瓶颈。

为此，业界提出了“驱控一体”的设想，期望实现集成了运动控制器、电机控制器等功能为一体的工业控制器。但是已知的“驱控一体”的工业控制器通常只是简单地将运动控制器和电机控制器在实体上集合在一起，在二者的配合方式上改善有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种集成运动控制和电机控制的控制器，可以可靠稳定地提高运动控制部分和电机控制部分的交互速率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种集成运动控制和电机控制的控制器，包括第一处理器、第二处理器和高速缓存。第一处理器配置为运行操作系统和运动控制。第二处理器配置为执行电机控制且常态地不运行所述操作系统。高速缓存耦接到所述第一处理器和所述第二处理器。其中所述第一处理器和所述第二处理器配置为在运动控制和电机控制期间，通过所述高速缓存进行数据交互，其中所述第一处理器、第二处理器和所述高速缓存集成在同一芯片中。

在本发明的一实施例中，所述第一处理器包括第一处理核心组合，所述第二处理器包括第二处理核心组合，所述第一处理核心组合和所述第二处理核心组合分别包括一个或多个处理核心。

在本发明的一实施例中，所述控制器还包括可编程逻辑器件，耦接所述第二处理器，与所述第二处理器协同进行电机控制。

在本发明的一实施例中，所述可编程逻辑器件与所述第一处理器和所述第二处理器集成在同一芯片中。

在本发明的一实施例中，所述第二处理器配置为运行另一操作系统。

在本发明的一实施例中，所述电机控制包括电流环计算，或者包括电流环计算和速度环计算的组合，或者包括电流环计算、速度环计算和位置环计算的组合。

在本发明的一实施例中，所述可编程逻辑器件进行电流环计算、速度环计算和位置环计算中的至少一部分。

在本发明的一实施例中，所述第二处理器不屏蔽中断。

在本发明的一实施例中，所述第二处理器使用无锁队列。

在本发明的一实施例中，所述高速缓存被映射到共享内存区域，所述共享内存区域被所述操作系统预先保留，供所述第一处理器和所述第二处理器进行数据交换。

在本发明的一实施例中，所述控制器还包括可编程逻辑器件，耦接所述第二处理器，与所述第二处理器协同进行电机控制。