[发明专利]控制电机电流高精度采样的方法及系统和伺服电机

说明书

本发明公开了一种控制电机电流高精度采样的方法及系统和伺服电机，其方法包括：基于采样电路获取电机上的采样电流；采样电路根据所获取的采样电流输出时钟信号和电流数据；sinc3滤波器根据时钟信号和电流数据计算出电流值；处理器触发使能信号读取sinc3滤波器所计算出的电流值至跨时钟域同步模块中，并基于总线接口提取跨时钟域同步模块所读取的电流值。在本发明实施例中，通过sinc3滤波器完成电流值计算后，MCU发出使能信号能正确无误的将电流值采集回去，不需要牺牲更多代价。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种控制电机电流高精度采样的方法及系统和伺服电机。

背景技术

对于数字化伺服电机控制系统，电流环的性能直接影响着系统的控制效果，而电流采样的精度和实时性很大程度上决定了系统的动、静态性能，精确的电流检测是提高系统控制精度、稳定性和快速性的重要环节，也是实现高性能伺服闭环控制系统的关键。大多数伺服驱动器使用精密采样电阻+线性光耦+AD采样芯片的方案，成本虽然较低，由于受线性光稱、AD采样芯片的影响，有效精度一般在11位左右，响应一般在10μs左右，难以满足高精度高响应的要求。线性光耦后的AD一般采用MCU自带的AD端口采集电流，精度一般在12位左右，采样之后由于光耦经过Σ-Δ调制，所以必须经过sinc3滤波才能取出电流数据，最后把电流数据给到控制模块对电机进行控制。这种方案由于DSP的AD端口精度有限，加上DSP自己做sinc3滤波会让整个程序变得很复杂，大大增加调试难度和bug风险，也增加了响应时间，所以难以满足高精度高响应的要求。

因此，提供一种能成本较低的，且动、静态性能优异的电流检测方法成为了迫切需要解决的问题。图1示出了现有技术中的电机电流采样的结构原理图，其中C797为电流采样芯片，这一类芯片输出的MCLK为一个时钟，MDAT为电流数据，MDAT的占空比代表电流，具体关系如图2所示，其为C797中模拟电流和MDAT占空比对应关系，由于占空比和模拟电流量是线性关系，使用MCLK采样MDAT，计算高低电平比值就可以得到电流，sinc3滤波器就可以实现这种功能。经过sinc3滤波以后电流采样值就直接出来了，可以达到16位电流采样精度。Sinc3滤波器一般是由一个FPGA来完成，因为CPU计算耗时长实时性不高，这样不能达到很好的效率。sinc3计算部分和MCU之间一般有SPI或者FSMC之类的通信接口以方便MCU用来随时读取采样电流数据。

sinc3滤波器所依据计算的时钟是电流采样芯片所输出的10M时钟(MCLK)，而MCU的总线运行是自己晶振产生的时钟，电流采样芯片所输出的时钟与MCU所产生的时钟完全异步，而电流数据必须频繁的从sinc3滤波器中读回去，这样就导致了有可能sinc3滤波器所计算出的电流值正在更新的时候，MCU同时进行读取过程，而此时读回去的电流值就是错的，并且错误可能是随机的。这种出错概率很低，但是随着时间的增长也会出现，具体现象就是电机会有偶发性的异响。为了规避这个错误，后面要加中值滤波模块，滤掉不正常的电流值，但是这样缺点就是延长了伺服响应时间，同样的参数加了中值滤波后其导致伺服电机响应明显变慢。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种控制电机电流高精度采样的方法及系统和伺服电机，通过sinc3滤波器完成电流值计算后，MCU发出使能信号能正确无误的将电流值采集回去，不需要牺牲更多代价。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种控制电机电流高精度采样的方法，所述方法包括：

基于采样电路获取电机上的采样电流；

采样电路根据所获取的采样电流输出时钟信号和电流数据；

sinc3滤波器根据时钟信号和电流数据计算出电流值；

处理器触发使能信号读取sinc3滤波器所计算出的电流值至跨时钟域同步模块中，并基于总线接口提取跨时钟域同步模块所读取的电流值。