[发明专利]一种非相似双余度高可靠电机控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种非相似双余度高可靠电机控制系统，其特征在于，包括微处理器MCU，微处理器MCU分别与FPGA多余度控制模块A、FPGA多余度控制模块B以及传感器连接，FPGA多余度控制模块A、FPGA多余度控制模块B还分别与余度管理模块连接，余度管理模块又依次与电气隔离模块、电机驱动模块、电机、减速机传动机构连接，减速机传动机构与传感器连接后连接至微处理器MCU，电气隔离模块还与告警模块连接，告警模块同时还与FPGA多余度控制模块A、FPGA多余度控制模块B分别连接，所述减速机传动机构依次与机械阻尼器、负载连接。

2.根据权利要求1所述的一种非相似双余度高可靠电机控制系统，其特征在于，所述FPGA多余度控制模块A为Microsemi公司的A3P1000FPGA芯片，A3P1000基于反熔丝加工工艺，具有1000000逻辑门，掉电不丢失。

3.根据权利要求1所述的一种非相似双余度高可靠电机控制系统，其特征在于，所述PGA多余度控制模块B为Xilinx公司的Artix7系列XC7A35T FPGA芯片，XC7A35T逻辑单元超过200000个，内部有DSP48计算逻辑单元，掉电丢失需外加FLASH。

4.根据权利要求1所述的一种非相似双余度高可靠电机控制系统，其特征在于，所述余度管理模块为FPGA或MCU。

5.一种非相似双余度高可靠电机控制方法，基于如权利要求1所述的一种非相似双余度高可靠电机控制系统，其特征在于，具体如下：

当系统启动时，上位机向微处理器MCU发送控制指令，并接收其反馈回的系统状态信息；

微处理器MCU接收上位机下发的控制指令，同时接收传感器测量的脉冲数据，实时解算电机当前角度、角速度；

微处理器MCU将接收到的上位机指令与解算后的电机状态信息组包后通过SPI接口将目标控制值与当前电机状态值发送给FPGA多余度控制模块A、FPGA多余度控制模块B；

微处理器MCU外部还连接有独立的铁电存储器，保存控制系统的配置参数，并具有上电加载、配置的功能；

FPGA多余度控制模块A、FPGA多余度控制模块B分别采用VHDL和VERILOG硬件描述语言编写，FPGA多余度控制模块A、FPGA多余度控制模块B通过微处理器MCU传送的电机控制目标值与测量值信息；

FPGA多余度控制模块A、FPGA多余度控制模块B首先根据当前转速与目标值，选用不同的内部控制策略，在类似于正转高速向反转高速变化过程中产生一个过渡目标值，避免电机目标转速转向突变的不稳定情况；

根据过渡目标值与当前测量值，FPGA多余度控制模块A采用PID控制算法，FPGA多余度控制模块B采用鲁棒控制算法进行控制，生成电机驱动模块所需要的对应于目标控制量的控制信号。

6.根据权利要求5所述的一种非相似双余度高可靠电机控制方法，其特征在于，FPGA多余度控制模块A、FPGA多余度控制模块B通过微处理器MCU传送的电机控制目标值包括目标转速以及目标转角。

7.根据权利要求5所述的一种非相似双余度高可靠电机控制方法，其特征在于，FPGA多余度控制模块A、FPGA多余度控制模块B通过微处理器MCU传送的电机控制测量值包括当前电机角度以及角速度。