[发明专利]伺服控制驱动器

说明书

本发明提供了一种伺服控制驱动器，包括控制板和驱动板，所述控制板分别与光电编码器、角速率传感器、上位机、所述驱动板连接，所述驱动板连接母线电源和伺服机构。采用DSP+FPGA双核的硬件控制架构，FPGA负责与上位机通信、数据采集、驱动信号输出等外围硬件电路的处理工作，DSP仅运行先进的控制算法以实现复杂工况下的快速输出。

技术领域

本发明涉及机电伺服系统领域，具体地，涉及一种高精度高响应的伺服控制驱动器。

背景技术

机电伺服系统广泛应用于陆地武器、舰载武器、航天等军用及民用领域。在陆地武器领域，例如坦克、装甲战车等地面车辆在高速的机动条件下，要求其火控机电瞄准平台需要有频繁启动、停止、快速瞄准的能力；在舰载武器领域，舰载炮台需快速跟踪侵入战机或武器，要求其机电控制平台具有快速响应、持续跟踪的能力；在航天领域，如卫星遥感平台、高空摄像平台，需要克服卫星或飞行器在复杂运动和干扰条件下保持相机对准特定区域，要求机电控制平台具有高精度跟踪系统指令的能力；在民用领域，高精度工业机床、工业机器人，对伺服系统的既可以高速运动又可以高精度定位，要求其机电伺服系统具有大力矩输出和高精度跟踪的能力。

公开号为CN106774119B的专利公开了一种伺服驱动器，所述伺服驱动器包括：内部装置和外壳；所述外壳，用于封装所述伺服驱动器；所述内部装置包括功率驱动板、电源板、CPU板和IO板四个部分，且所述功率驱动板、电源板、CPU板和IO板通过板与板之间的连接件相连；所述伺服驱动器采用电池或者直流电源供电；所述伺服驱动器内置一个16K步程序容量的PLC控制器和多种通讯端口。

伺服控制驱动器(以下简称伺服控制器)是机电伺服系统的核心控制单元，主要用于机电伺服机构的位置控制。控制器主要由电源板、控制板、功率驱动板、控制器壳体及接插件组成，具有与电源转换(DC/DC)、上位机通讯、信号采样、伺服控制算法实现、功率驱动等功能。为实现伺服系统高精度高响应的能力，伺服控制器应具备高精度采样、数据快速处理、电流快速输出、对电磁干扰不敏感等能力。目前国内军品领域的伺服控制器多采用单DSP(数字处理单元)作为核心控制模块的硬件架构，DSP同时要兼顾通信、采样、控制算法实现等功能，导致DSP无法完成先进的电机控制算法处理；由于伺服系统位置反馈多采用电位计等低精度的反馈装置，伺服控制器的数模转换也多采用12位的AD采集芯片，导致伺服控制器无法实现高精度采样的能力；伺服控制器内的电路板一般开放的放在控制器壳体内，如果伺服电机功率较大，伺服控制器的控制模块将受到很大的干扰。因具有以上的设计弊端，现有的伺服控制器无法在复杂工况下实现高精度高响应的伺服控制与驱动的能力。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种伺服控制驱动器。

根据本发明提供的一种伺服控制驱动器，包括控制板和驱动板，所述控制板分别与光电编码器、角速率传感器、上位机以及所述驱动板连接，所述驱动板连接母线电源和伺服机构；

所述控制板包括FPGA芯片、DSP芯片、模数转换芯片以及接口芯片，所述接口芯片解析上位机发送的控制指令，所述模数转换芯片将伺服机构电压和三相电流转换为数字量，所述FPGA芯片获取接口芯片解析的控制指令、所述光电编码器采集的伺服机构位置信息、所述角速率传感器采集的伺服机构角速度信息以及数模转换芯片采集的电压和三相电流数字量，所述DSP芯片根据所述FPGA芯片获取的控制指令、伺服机构位置信息和伺服机构角速度信息进行解算得到SVPWM信号和遥测数据写入所述FPGA芯片，所述上位机根据遥测数据以及所述驱动板反馈的故障信号对SVPWM信号进行故障和互锁处理，由FPGA芯片输出处理后的SVPWM信号；

所述驱动板包括功率驱动芯片，根据处理后的SVPWM信号将母线电压转换为伺服电机所需的三相电压驱动伺服电机工作。