[发明专利]一种多内核电机控制系统

权利要求书

1.一种多内核电机控制系统，其特征在于，包括：电机、驱动子系统、故障信号与温度检测脉冲产生模块、编码器脉冲转换模块、主控制系统和上位机监控模块，所述电机与驱动子系统相连，用于产生驱动转矩，作为动力源；

驱动子系统，分别与所述电机、故障信号与温度检测脉冲产生模块、编码器脉冲转换模块、主控制系统相连，用于将主控制系统的控制信号放大成功率信号并向电机输出；

编码器脉冲转换模块，分别与所述电机和主控制系统相连，用于将安装于电机上的编码器的输出转换成主核芯片便于识别的脉冲信息并向主控制系统输出；

上位机监控模块，与所述主控制系统相连，用于给主控制系统发送电机控制指令，并实时接收电机的运行状态并显示分析；

故障信号与温度检测脉冲产生模块，分别与所述驱动子系统和主控制系统相连，用于将驱动子系统检测到的故障信号与温度信息转换成脉冲信息，向主控制系统输送；

主控制系统，分别与所述驱动子系统、上位机监控模块、编码器脉冲转换模块以及故障信号与温度检测脉冲产生模块相连，用于接收上位机监控模块上监控端用户的特定指令，在主控制系统内作出命令协议解析和计算后，得到控制量的给定数据，向驱动子系统输出，所述主控制系统包括DSP处理模块，所述DSP处理模块包括第一核心、第二核心和第三核心，所述第三核心用于在电机编码器失效以及控制特定的没有装配编码器的电机时，根据AD模传输过来的定子三相电压、电流信号，使用扩展卡尔曼估计算法估算出电机速度和转子位置，并将估计得到的电机转速和转子位置数据传递给第一核心与第二核心，所述主控制系统还包括FPGA辅助控制模块、电源管理模块、信号调理模块、三态缓冲模块以及总线通信模块，所述电源管理模块与驱动子系统相连接将整流模块输出电压转换成主控制系统所需的±15V、＋3.3V、＋1.2V和＋1.5V，所述信号调理模块接收驱动子系统中霍尔模块传输的电机定子电压电流信号和直流母线电压，并接收故障信号与温度检测脉冲产生模块的温度信号，并将接收到的信号调理成主控制系统中符合DSP处理模块中AD模块要求的信号，并将调理好的电机的定子电压电流信号和电机温度信号传递给AD模块，所述FPGA辅助模块中的故障I/O输入模块用于接收定子三相电压、电流和温度报警信号，在定子三相电压、电流、温度信号达到设定的报警条件后，产生故障信号并封锁FPGA辅助控制模块PWM控制信号的输出，所述总线通信模块包括CAN总线通信模块、以太网接口通信模块、485通信接口模块和232通信接口模块，所述三态缓冲模块连接在FPGA辅助控制模块的PWM输出模块与驱动子系统之间，所述第一核心、第二核心和第三核心之间通过共享存储的方式进行通信，所述第一核心用于完成系统启动引导，对自身以及第二核心完成初始化，触发第二核心的电机调速控制服务子程序，定时向监控端反馈系统运行过程中的转速数据、三相定子电流数据、两相旋转坐标系下的dq轴电流数据、温度数据以及控制环参数数据至上位机监控端，接收用户指令，所述第二核心用于电机调速控制，用于根据设定的目标转速和编码器返回的测量转速，根据实际电机的数学模型，通过磁场定向控制得到用于驱动子系统的逆变模块的PWM控制信号量，将信号向FPGA辅助模块输出。

2.根据权利要求1所述的多内核电机控制系统，其特征在于，所述AD模块用于将接收到的调理后的电机的定子电压电流信号、电机温度信号转换成数字芯片可以接收的数字信号，并传递给FPGA辅助控制模块中的保护模块以及DSP处理模块中的第二核心。

3.根据权利要求1所述的多内核电机控制系统，其特征在于，所述第一核心与FPGA辅助模块之间通过并行数据总线与SPI总线进行数据交互。

4.根据权利要求1所述的多内核电机控制系统，其特征在于，所述FPGA辅助控制模块中的PWM输入模块、PWM输出模块用于接收三核心的DSP处理模块中产生的PWM控制信号量，并对控制信号量进行互锁条件判断，若出现互锁条件不满足的情况，产生故障信号并封锁FPGA辅助控制模块PWM控制信号的输出，若PWM控制信号量满足互锁条件，则将PWM控制信号量输出给驱动子系统中的驱动与隔离模块。