專利名稱：一種交流伺服控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種交流伺服控制器。
背景技術(shù)：
交流伺服控制器是用來控制交流伺服電機(jī)的一種控制器。其工作原理是通過位置、速度和力矩三種方式對交流伺服馬達(dá)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位?，F(xiàn)有技術(shù)中的一種交流伺服控制器，采用嵌入式處理器的架構(gòu)，包括兩個處理器。其中，主處理器通常采用ARM處理器或數(shù)字信號處理器，協(xié)處理器通常采用FPGA(Field-Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)。該控制器在工作過程中，核心算法主要在主處理器上執(zhí)行，外圍數(shù)據(jù)的管理和通訊由FPGA完成。但是，隨著工業(yè)自動化交流伺服控制系統(tǒng)要求的實(shí)時性及高效化程度越來越高，現(xiàn)有的交流伺服控制器由于其接口較少且不靈活，導(dǎo)致其處理周期有 限，無法滿足本領(lǐng)域?qū)涣魉欧刂菩阅苤笜?biāo)的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種交流伺服控制器，以提升交流伺服控制系統(tǒng)的實(shí)時性及處理效率，滿足自動化控制技術(shù)領(lǐng)域?qū)涣魉欧刂菩阅苤笜?biāo)的要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:一種交流伺服控制器，包括主處理器和協(xié)處理器；所述主處理器包括具有多個可配置接口的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA?？蛇x的，所述協(xié)處理器為數(shù)字運(yùn)動控制芯片IRMCK201。可選的，所述IRMCK201包括:輸出功率驅(qū)動的脈沖寬度調(diào)制信號接口?？蛇x的，所述IRMCK201包括: 接收編碼器信號和霍爾傳感器的信號接口?？蛇x的，還包括:與所述IRMCK201連接，采集交流伺服電機(jī)相電流的電流傳感器IR2175?？蛇x的，還包括:與所述FPGA連接，存儲交流伺服控制參數(shù)的芯片AT45BD041 ；與所述IRMCK201連接，裝載所述IRMCK201代碼的芯片AT24C01A。可選的，所述FPGA和所述協(xié)處理器采用并行總線連接?？蛇x的，還包括:與所述FPGA連接，采集所述交流伺服控制器中的模擬信號，并能保持4路模擬信號輸入所述交流伺服控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7864。可選的，還包括: 與所述FPGA連接，配合所述FPGA與外部通訊，并能夠配置為多種通訊模式的通訊收發(fā)器MAX3161。[0022]可選的，還包括:與所述FPGA連接，對FPGA進(jìn)行上電的初始化，并能下載FPGA代碼的配置芯片EPCS16。經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型實(shí)施例公開提供了一種交流伺服控制器，所述交流伺服控制器包括主處理器和協(xié)處理器，其中，所述主處理器包括具有多個可配置接口的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA。所述FPGA具有接口豐富和靈活的特點(diǎn)，能夠方便的利用其并行的執(zhí)行方式實(shí)現(xiàn)同時控制多臺交流伺服電機(jī)，從而有效提升了交流伺服控制系統(tǒng)的實(shí)時性及處理效率，滿足了自動化控制技術(shù)領(lǐng)域?qū)涣魉欧刂菩阅苤笜?biāo)的要求。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例公開的交流伺服控制器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例公開的另一個交流伺服控制器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例公開的IRMCK201結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例公開的交流伺服控制器硬件控制結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本·實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種交流伺服控制器，以提升交流伺服控制系統(tǒng)的實(shí)時性及處理效率，滿足自動化控制技術(shù)領(lǐng)域?qū)涣魉欧刂菩阅苤笜?biāo)的要求。圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例公開的交流伺服控制器結(jié)構(gòu)示意圖，參見圖1所示，所述交流伺服控制器10可以包括主處理器101和協(xié)處理器102。其中，所述主處理器101可以包括具有多個可配置接口的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA，標(biāo)記為1011。所述FPGA具有接口豐富且靈活的特點(diǎn)，通過一定的配置可以同時控制多臺伺服電機(jī)。其中，所述FPGA和所述協(xié)處理器采用并行總線連接，可以通過并行總線傳輸數(shù)據(jù)。此外，所述FPGA可以通過地址線訪問所述協(xié)處理器中的數(shù)據(jù)。在所述FPGA投入一項(xiàng)工作前，用戶可以利用FPGA配合外設(shè)接口完成完成外圍數(shù)據(jù)的管理和通訊，并采用基于模型開發(fā)的設(shè)計流程在MATLAB/SMULINK環(huán)境下將搭建的算法模型借助DSP Builder工具轉(zhuǎn)換為VHDL語言，經(jīng)編譯后直接下載到FPGA中執(zhí)行。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例公開的另一個交流伺服控制器結(jié)構(gòu)示意圖，參見圖2所示，所述交流伺服控制器20可以包括主處理器FPGA，標(biāo)記為201 ;還包括協(xié)處理器數(shù)字運(yùn)動控制芯片IRMCK201，標(biāo)記為202。其中，所述IRMCK201的內(nèi)置是基于硬件實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)子磁鏈空間矢量算法，只要設(shè)置好相關(guān)的寄存器參數(shù)就可以完成交流伺服電機(jī)的驅(qū)動控制。其中，所述FPGA和所述IRMCK201采用并行總線連接。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例公開的IRMCK201結(jié)構(gòu)示意圖，參見圖3所示，所述IRMCK201本身可以輸出用于功率驅(qū)動的脈寬調(diào)制的第一信號接口 301和接收編碼器及霍爾傳感器信號的第二信號接口 302。這樣，通過上述第一信號接口 301，所述IRMCK201可以直接與后級功率逆變器連接并驅(qū)動功率逆變器；并可以通過上述第二信號接口 302直接接收編碼器信號和霍爾信號，而不需要其他的中間器件。需要說明的是，所述第一信號接口 301和第二信號接口 302在不同的實(shí)施例中可以單獨(dú)存在，或者同時存在。進(jìn)一步，所述交流伺服控制器還可以包括:與所述IRMCK201連接，數(shù)字化采集交流伺服電機(jī)的相電流數(shù)據(jù)，并向所述IRMCK201輸出數(shù)字化的相電流數(shù)據(jù)的電流傳感器IR2175。所述IR2175在采集完相關(guān)的信息后，能夠直接向所述交流伺服控制器輸出數(shù)字化的信號，以方便所述IRMCK201自動讀取，從而省去了現(xiàn)有技術(shù)讀取相電流并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理的環(huán)節(jié)。進(jìn)一步，所述交流伺服控制器還可以包括:與所述FPGA連接，存儲交流伺服控制參數(shù)的芯片AT45BD041 ;和與所述IRMCK201連接，裝載所述IRMCK201代碼的芯片AT24C01A。
進(jìn)一步，所述交流伺服控制器還可以包括:與所述FPGA連接，采集所述交流伺服控制器中的模擬信號，并能保持4路模擬信號輸入所述交流伺服控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7864。進(jìn)一步，所述交流伺服控制器還可以包括:與所述FPGA連接，配合所述FPGA與外部通訊，并能夠配置為多種通訊模式的通訊收發(fā)器MAX3161。進(jìn)一步，所述交流伺服控制器還可以包括:與所述FPGA連接，對FPGA進(jìn)行上電的初始化，并能下載FPGA代碼的配置芯片EPCS16。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例公開的交流伺服控制器硬件控制結(jié)構(gòu)圖，圖4包含上述所有的硬件芯片及FPGA和IRMCK201工作必須的基礎(chǔ)硬件結(jié)構(gòu)，如晶振，可參見圖4理解本實(shí)用新型實(shí)施例的相關(guān)內(nèi)容。本實(shí)施例中，所述交流伺服控制器的主處理器包括具有多個可配置接口的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA。所述FPGA具有接口豐富和靈活的特點(diǎn)，能夠方便的利用其并行的執(zhí)行方式實(shí)現(xiàn)同時控制多臺交流伺服電機(jī)。從而有效提升了交流伺服控制系統(tǒng)的實(shí)時性及處理效率，滿足了自動化控制技術(shù)領(lǐng)域?qū)涣魉欧刂菩阅苤笜?biāo)的要求。此外，本實(shí)施例中的協(xié)處理器IRMCK201內(nèi)部集成的轉(zhuǎn)子磁鏈空間矢量算法方便交流電機(jī)控制，其整體更新周期較短，進(jìn)一步提升了交流伺服控制器的工作效率。而IRMCK201內(nèi)部嵌入的PWM資源，使得IRMCK201能夠方便的與功率逆變器進(jìn)行連接。交流伺服控制器加入的與IRMCK201連接的電流傳感器IR2175，其向IRMCK201直接輸入數(shù)字信號，方便IRMCK201直接讀取，從而進(jìn)一步提升了交流伺服控制器的處理效率。本說明書中各個實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。[0048] 對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的 最寬的范圍。
權(quán)利要求1.一種交流伺服控制器，其特征在于，包括主處理器和協(xié)處理器；所述主處理器包括具有多個可配置接口的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述協(xié)處理器為數(shù)字運(yùn)動控制芯片IRMCK201。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其特征在于，所述IRMCK201包括: 輸出功率驅(qū)動的脈沖寬度調(diào)制信號接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其特征在于，所述IRMCK201包括: 接收編碼器信號和霍爾傳感器的信號接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其特征在于，還包括: 與所述IRMCK201連接，采集交流伺服電機(jī)相電流的電流傳感器IR2175。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其特征在于，還包括: 與所述FPGA連接，存儲交流伺服控制參數(shù)的芯片AT45BD041 ； 與所述IRMCK201連接，裝載所述IRMCK201代碼的芯片AT24C01A。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述FPGA和所述協(xié)處理器采用并行總線連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，還包括: 與所述FPGA連接，采集所述交`流伺服控制器中的模擬信號，并能保持4路模擬信號輸入所述交流伺服控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7864。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，還包括: 與所述FPGA連接，配合所述FPGA與外部通訊，并能夠配置為多種通訊模式的通訊收發(fā)器 MAX3161。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，還包括: 與所述FPGA連接，對FPGA進(jìn)行上電的初始化，并能下載FPGA代碼的配置芯片EPCS16。
專利摘要本實(shí)用新型公開提供了一種交流伺服控制器，所述交流伺服控制器包括主處理器和協(xié)處理器，其中，所述主處理器包括具有多個可配置接口的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA。所述FPGA具有接口豐富和靈活的特點(diǎn)，能夠方便的利用其并行的執(zhí)行方式實(shí)現(xiàn)同時控制多臺交流伺服電機(jī)，從而有效提升了交流伺服控制系統(tǒng)的實(shí)時性及處理效率，滿足了自動化控制技術(shù)領(lǐng)域?qū)涣魉欧刂菩阅苤笜?biāo)的要求。
文檔編號G05B19/042GK203133548SQ20132015560
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者彭福紅 申請人:北京經(jīng)緯恒潤科技有限公司