[发明专利]一种基于全FPGA的多相伺服电机系统控制方法

权利要求书

1.一种基于全FPGA的多相伺服电机系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、通过采样电路采样多相伺服电机的电流、位置以及转速，利用驱动电路驱动多相伺服电机，其中，采样电路包括安装在多相伺服电机电机本体上的旋转编码器和LVDT位移检测装置以及电流采样单元；

步骤2、在FPGA上设计位置、转速及电流的三闭环伺服控制软件算法模块，该三闭环伺服控制软件算法模块采用功能模块化的构建理念，分为顶层调用模块和各功能模块，包括速度及位置获取模块、电机电流获取模块、三闭环伺服控制模块以及，顶层调用模块将各个功能分模块进行例化和连接具体包括以下步骤：

步骤201、伺服系统的伺服给定值输入给顶层调用模块；

步骤202、FPGA读取旋转编码器输出的转速信息，并通过速度及位置获取模块获得多相伺服电机的实际转速n；FPGA读取LVDT位移检测装置输出的位移监测值，并通过速度及位置获取模块采用CORDIC算法实现三角函数的简便计算，获得多相伺服电机的实际转子位置角θ_e；FPGA读取电流采样单元输出的实时电流检测信息，并通过电机电流获取模块获得伺服内环控制的反馈电流信息；

步骤203、速度及位置获取模块获得的多相伺服电机的实际转速n以及实际转子位置角θ_e和机电流获取模块获得的伺服内环控制的反馈电流信息输入三闭环伺服控制模块，并且伺服给定值也输入三闭环伺服控制模块，由三闭环伺服控制模块利用位置环PI运算模块、速度环PI运算模块、电流内环PI运算模块以及适用于多相伺服电机的空间矢量脉宽调制模块计算得到调制后的空间矢量脉冲，并将该空间矢量脉冲输出至驱动电路。

2.如权利要求1所述的一种基于全FPGA的多相伺服电机系统控制方法，其特征在于，步骤1中，所述驱动电路为适用于多相伺服电机的电压源型多相驱动模块。

3.如权利要求1所述的一种基于全FPGA的多相伺服电机系统控制方法，其特征在于，步骤1中，所述电流采样单元基于可同时采样多通道的采样芯片实现。

4.如权利要求1所述的一种基于全FPGA的多相伺服电机系统控制方法，其特征在于，步骤1中，旋转编码器经由旋转编码器解码电路与FPGA相连；LVDT位移检测装置与LVDT解码电路相连，LVDT解码电路经由AD单元二与FPGA相连；电流采样单元经由AD单元一与FPGA相连。

5.如权利要求1所述的一种基于全FPGA的多相伺服电机系统控制方法，其特征在于，步骤202中，所述电机电流获取模块中，FPGA先通过电流采样模块以及电流标定调理模块获取多相伺服电机的定子电流，再通过多相电机的坐标变换模块，获取伺服内环控制的反馈电流信息。

6.如权利要求1所述的一种基于全FPGA的多相伺服电机系统控制方法，其特征在于，步骤1中，FPGA经由串口模块通过串口总线与外部的串口上位机建立数据通信。

7.如权利要求6所述的一种基于全FPGA的多相伺服电机系统控制方法，其特征在于，所述三闭环伺服控制软件算法模块还包括上位机串口通信模块，FPGA利用运行其上的上位机串口通信模块与串口上位机建立通信，以便调试与显示。

8.如权利要求7所述的一种基于全FPGA的多相伺服电机系统控制方法，其特征在于，通过所述上位机串口通信模块实现：串口上位机对于整个系统的参数调整和控制；基于RS232接口的串行通信；串口上位机接收来自三闭环伺服控制模块中的变量，绘制动态波形图；数据保存功能；对FPGA的软复位。