[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

说明书

本发明公开了一种非相似双余度高可靠电机控制系统，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，本发明还公开了非相似双余度高可靠电机控制方法，本发明解决了现有技术中存在的以单路PID算法控制为主的电机控制系统可靠性低、安全性差的问题。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种非相似双余度高可靠电机控制系统，本发明还涉及非相似双余度高可靠电机控制方法。

背景技术

PID(按闭环系统误差的比例、积分、微分进行控制的调节器)控制器自30年代末期出现以来，在工业控制领域得到了很大的发展和广泛的应用，它结构简单，参数易于调整，在长期应用中已经积累了丰富的经验。现有电机控制系统一般以单路PID算法控制为主，但单路系统可靠性差，一旦发生突发情况，则很有可能导致系统瘫痪，尤其在航空航天领域，则会间接导致生命危险。多余度系统可完美解决单路系统的可靠性问题，但目前所应用的双余度系统各支路在硬件、软件、控制算法方面都是相似的，此类相似多余度系统虽然可避免由于单支路故障引起的系统瘫痪，但避免不了隐藏在所有支路中的由软件或硬件设计漏洞所引起的故障，这种故障的发生往往是致命的。

发明内容

本发明的目的是提供一种非相似双余度高可靠电机控制系统，解决了现有技术中存在的以单路PID算法控制为主的电机控制系统可靠性低、安全性差的问题。

本发明的另一目的是提供一种非相似双余度高可靠电机控制方法。

本发明所采用的第一技术方案是，一种非相似双余度高可靠电机控制系统，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。

本发明第一技术方案的特点还在于，

FPGA多余度控制模块A为Microsemi公司的A3P1000 FPGA芯片，A3P1000基于反熔丝加工工艺，具有1000000逻辑门，掉电不丢失。

FPGA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。

余度管理模块为FPGA或MCU。

本发明所采用的第二技术方案是，一种非相似双余度高可靠电机控制方法，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；