[发明专利]一种高集成度运动控制系统及其工作方法

权利要求书

1.一种高集成度运动控制系统，其特征在于：它包括核心板（1）和驱动板（2），所述核心板（1）上设置有异构芯片（3）、内存模块（4）以及通讯模块（5），所述异构芯片（3）包括复数个处理核心（6）、数字信号处理模块（7）以及FPGA模块（8），所述驱动板（2）包括复数个电机驱动模块（9）和电源模块（10）；

所述FPGA模块（8）用于控制单个所述电机驱动模块（9）输出相应的控制信号给外部动作机构的电机；

所述数字信号处理模块（7）用于进行所述FPGA模块（8）中的算法控制实现多个所述电机驱动模块（9）联动或控制单个所述电机驱动模块（9）输出相应的控制信号给外部动作机构的电机；

至少一个所述处理核心（6）用于与所述数字信号处理模块（7）协同进行所述FPGA模块（8）中的算法控制或独立进行所述FPGA模块（8）中的算法控制；

至少一个所述处理核心（6）用于系统逻辑编程和通过所述通讯模块（5）进行以太网通讯；

所述电源模块（10）为各个模块提供工作电压。

2.根据权利要求1所述的一种高集成度运动控制系统，其特征在于：所有所述处理核心（6）和所述数字信号处理模块（7）均与所述内存模块（4）连接，两个所述处理核心（6）之间以及所述处理核心（6）与所述数字信号处理模块（7）之间通过所述内存模块（4）通讯。

3.根据权利要求1所述的一种高集成度运动控制系统，其特征在于：所述核心板（1）上还设有与所述处理核心（6）、所述数字信号处理模块（7）电连接的存储模块（11），所述存储模块（11）用于进行数据的存取。

4.根据权利要求1所述的一种高集成度运动控制系统，其特征在于：所述通信模块包括用于与外部的服务器或终端进行通讯的连接模块（12），所述连接模块（12）为USB组件或WIFI模块或网口模块。

5.根据权利要求4所述的一种高集成度运动控制系统，其特征在于：所述通信模块还包括PHY芯片（13），所述处理核心（6）通过所述PHY芯片（13）进行以太网通信。

6.根据权利要求1所述的一种高集成度运动控制系统，其特征在于：所述驱动板（2）上设有与所述核心板（1）相适配的连接器。

7.根据权利要求1所述的一种高集成度运动控制系统，其特征在于：所述驱动板（2）上还设置有显示器（14），所述显示器（14）与所述异构芯片（3）通讯连接。

8.如权利要求1所述的一种高集成度运动控制系统的工作方法，其特征在于，它包括以下内容：作业人员对进行通讯和运行系的的所述处理核心（6）进行程序编译以及各项参数值的设定；复数个所述处理核心（6）之间通过共享运行内存实现通信，参与所述数字信号处理模块（7）以及所述FPGA模块（8）调用的所述处理核心（6）获取参数信息后输出设定值至IP核；IP核根据需要控制电机选择通道发送对应数据至reg32模块，reg32模块通过相应通道输出参数信号至所述FPGA模块（8），由所述FPGA模块（8）执行对应电机的驱动算法，并输出相应的PWM信号至对应的所述电机驱动模块（9）进行执行；电机启动后检测电路获取所述电机驱动模块（9）中其中两相的电流信号并反馈，通过模数转换器将电流信号转换为数字信号，同时工作过程中电机上的光电编码器反馈包含有转速和转动角度的脉冲信号；通过IP核进行电流数据、转速和转动角度的数据打包后再进行广播，一路发送至所述FPGA模块（8）作为比较值，另一路发送至选择监测模块，选择监测模块同时还与所述FPGA模块（8）的各个节点连接，选择监测模块根据reg32模块输出的指令调取相应通道的数据送去进行数据处理打包，同步采样器进行连续的数据获取并写入所述内存模块（4）中供所述处理核心（6）调用读取。

9.根据权利要求8所述的一种工作方法，其特征在于，所述驱动算法包括以下内容：接收到电流数据、转速和转动角度的数据后，所述FPGA模块（8）根据转动角度对接收到电流信号进行Clarke算法和Park算法的解耦转换成代表电机工作力矩的数字信号和代表电机工作时磁通量的数字信号；然后力矩的数字信号、磁通量的数字信号、转速信号均发送至所述FPGA模块（8）中的数据选择模块与所述处理核心（6）输出的设定值进行PI控制算法的计算，根据调整的数值计算获得调整所需的其余参数的数值，再通过Park算法和Clarke算法将数据重新编译为PWM信号输出至相应的所述电机驱动模块（9）。