[发明专利]基于双DSP的3自由度平面电机伺服控制器

摘要

基于双DSP的3自由度平面电机伺服控制器包括主控和从控单元，主控和从控单元包括各自的DSP芯片、光耦驱动隔离模块、全桥功率驱动模块、电流传感器模块、位置传感器模块。主控单元的DSP芯片给出PWM信号，经光耦隔离后，控制全桥功率驱动模块输出六相平面电机驱动电流，通过激光位置传感器采集两路平面电机X轴位置；从控单元的DSP芯片给出PWM信号，经光耦隔离后，控制全桥功率驱动模块输出六相平面电机驱动电流，通过激光位置传感器采集一路平面电机Y轴位置；主从DSP通过CAN总线实时交换同步控制信号，使用3自由度同步控制策略控制平面电机实现X轴、Y轴、θ_Z自由度的快速准确定位。

主权项

1. 一种基于双DSP的3自由度平面电机伺服控制器，其特征在于，包括：主控单元(1)和从控单元(2)，所述的主控单元(1)包括主DSP(11)、主缓冲驱动模块(12)、十二路主光耦隔离驱动模块(13)、六相主全桥功率驱动模块(14)、用于采样主控单元输出的六相平面电机驱动电流的主霍尔电流传感器模块(15)及用于采样第一路、第二路平面电机X轴位置的1号X轴激光位置传感器(16)、2号X轴激光位置传感器(17)，主DSP(11)包括主DSP片上ADC模块、主DSP片上PWM模块及主DSP片上CAN模块，主DSP片上PWM模块的PWM信号输出端与主缓冲驱动模块(12)的输入端连接，主缓冲驱动模块(12)的输出端与主光耦隔离驱动模块(13)的输入端连接，主光耦隔离驱动模块(13)的输出端与主全桥功率驱动模块(14)的输入端连接，主全桥功率驱动模块(14)的六相输出电流为主控单元输出的六相平面电机驱动电流，主霍尔电流传感器模块(15)的六路电流采样信号输出端分别与主DSP片上ADC模块的第一到第六输入端连接，1号X轴激光位置传感器(16)的位置采样信号输出端与主DSP片上ADC模块的第七输入端连接，2号X轴激光位置传感器(17)的位置采样信号输出端与主DSP片上ADC模块的第八输入端连接，所述的从控单元(2)包括从DSP(21)、从缓冲驱动模块(22)、十二路从光耦隔离驱动模块(23)、六相从全桥功率驱动模块(24)、用于采样从控单元输出的六相平面电机驱动电流的从霍尔电流传感器模块(25)及用于采样第一路平面电机Y轴位置的1号Y轴激光位置传感器(26)，从DSP(21)包括从DSP片上ADC模块、从DSP片上PWM模块及从DSP片上CAN模块，从DSP片上PWM模块的PWM信号输出端与从缓冲驱动模块(22)的输入端连接，从缓冲驱动模块(22)的输出端与从光耦隔离驱动模块(23)的输入端连接，从光耦隔离驱动模块(23)的输出端与从全桥功率驱动模块(24)的输入端连接，从全桥功率驱动模块(24)的六相输出电流为从控单元输出的六相平面电机驱动电流，从霍尔电流传感器模块(25)的六路电流采样信号输出端分别与从DSP片上ADC模块的第一到第六输入端连接，1号Y轴激光位置传感器(26)的位置采样信号输出端与从DSP片上ADC模块的第七输入端连接，主控单元(1)的主DSP片上CAN模块通过CAN总线与从控单元(2)的从DSP片上CAN模块连接，所述的主DSP(11)定时等待控制周期开始后，根据轨迹规划算法计算平面电机动子平台质心X轴位置参考值Xpr、平面电机动子平台质心Y轴位置参考值Ypr、平面电机动子平台绕Z轴旋转的角度位置参考值θZpr，通过CAN总线发送同步标志Fsyn给从DSP(21)，并等待从DSP(21)发送的同步确认标志Asyn；从DSP(21)等待并收到同步标志Fsyn后，通过CAN总线发送同步确认标志Asyn给主DSP(11)，读取2号、4号直线电机执行器的电流采样值，读取1号Y轴激光位置传感器(26)的采样值SY1，对采样值进行数字滤波、校正，接着等待主DSP(11)发送的平面电机动子平台质心Y轴位置参考值Ypr和平面电机动子平台质心Y轴位置当前值校正项Ypcali；主DSP(11)等待并收到同步确认标志Asyn后，读取1号、3号直线电机执行器的电流采样值，读取1号、2号X轴激光位置传感器的采样值SX1、SX2，对采样值进行数字滤波、校正，根据1号、2号X轴激光位置传感器的采样值SX1、SX2和传感器方程计算平面电机动子平台质心X轴位置当前值Xp、平面电机动子平台绕Z轴旋转的角度位置当前值θZp、平面电机动子平台质心Y轴位置当前值校正项Ypcali，再通过CAN总线发送平面电机动子平台质心Y轴位置参考值Ypr和平面电机动子平台质心Y轴位置当前值校正项Ypcali给从DSP(21)，接着等待从DSP(21)发送的平面电机动子平台质心Y轴位置当前值Yp；从DSP(21)等待并收到平面电机动子平台质心Y轴位置参考值Ypr和平面电机动子平台质心Y轴位置当前值校正项Ypcali后，根据1号Y轴激光位置传感器(26)的采样值SY1、平面电机动子平台质心Y轴位置当前值校正项Ypcali和传感器方程计算平面电机动子平台质心Y轴位置当前值Yp，再通过CAN总线发送Yp给主DSP(11)，并进行Y轴自由度位置、速度控制，进行2号、4号直线电机执行器电流控制，接着等待下一个控制周期的同步标志Fsyn；主DSP(11)等待并收到平面电机动子平台质心Y轴位置当前值Yp后，进行X轴和θz自由度位置、速度控制，并进行1号、3号直线电机执行器电流控制，接着定时等待下一个控制周期的开始。