[发明专利]一种基于FPAA和FPGA的智能重构柔性电机控制系统

说明书

技术领域

   本发明涉及一种智能重构柔性电机控制系统，该系统能够依据不同的驱动需求对控制芯片内部电路进行变换，实现真正意义的软控，属于驱动控制领域。

背景技术

近年来，市场对通用型和智能型伺服控制系统的需求，正按几何级数增加。随着机电一体化技术的不断发展，设备对控制系统的性能、精度和可靠性要求越来越高，客观上需要伺服系统具有更高的控制性能。同时，伺服控制系统随着应用领域的发展,功能整合化与应用专业化已是大势所趋。

要实现伺服控制系统的通用性和智能性，系统必须具有很强的柔性，目前的控制系统中主要存在以下问题：（1）信号检测电路升级难，目前信号检测电路主要是应用分立元件或中规模集成电路，当系统变后整个电路需要重新设计，这使得开发周期长、研发成本较大；（2）设计经验、专业知识要求比较高，虽然控制系统趋向全数字化当信号的采样电路还是脱离不了模拟电路，目前模拟电路的设计对设计人员的工作经验和专业知识要求比较高，研发流程受到工程师的专业技能限制；（3）系统的通信网络性较差，随着网络时代的到来人们对设计的远程控制需求比较大，现在系统接口单一且智能性差不能很好适应时代的需求；（4）控制电路的柔性差，这严重的阻碍了系统的智能性和软控性。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种基于FPAA和FPGA的智能重构柔性电机控制系统，该系统充分利用FPAA和FPGA技术的可重构性提高系统的柔性进一步实现系统的智能性。

本发明的技术方案是： 

一种基于FPAA和FPGA的智能重构柔性电机控制系统，包括上位机、FPGA算法计算单元、传感器单元、FPAA控制单元、隔离电路、IPM模块和电机。FPGA算法计算单元用于计算控制器各种算法、配置上位机通信及整个硬件电路；传感器单元由各种传感器和FPAA信号调理电路组成，用于实时监测电机的工作状态，为电机的控制提供相应的参数；FPAA控制单元用于控制电机；IPM驱动模块用于实现逆变电路和驱动电路来完成电机的驱动。

作为本发明的进一步改进，所述FPGA算法计算单元采用DSP核嵌入方式实现，应用DSP对各种复杂算法进行运算，为控制器提供精确参数。

作为本发明的进一步改进，所述上位机的通信接口包括串口接口和RJ45以太网口，所述的串口接口自动对RS323和RS485接口进行切换，实现串口的智能化通信。

作为本发明的进一步改进，所述FPAA控制单元包括PID电路、PI电路、PD电路和P电路，所述FPAA信号调理电路和PID电路采用FPAA技术实现。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过充分利用FPGA和FPAA技术的可重构特点，实现了交流伺服点击控制系统的柔性重构，串口电路可以自动识别达到串口设备的通用性，RJ45接口的设计满足现在网络通信需求。

附图说明

图1是本发明基于FPAA和FPGA的智能重构柔性电机控制系统结构图；

图2是AnadigmDesigner2中实现FPAA信号调理电路图；

图3是AnadigmDesigner2中实现FPAA的P电路图；

图4是AnadigmDesigner2中实现FPAA的PI电路图；

图5是AnadigmDesigner2中实现FPAA的PD电路图；

图6是AnadigmDesigner2中实现FPAA的PID电路图；

图7是RS232和RS485自动切换电路图。

图中：1、FPGA算法计算单元；2、传感器单元；3、FPAA控制单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步详细描述。

如图1 所示，本发明基于FPAA和FPGA的智能重构柔性电机控制系统包括上位机、FPGA算法计算单元1、传感器单元2、FPAA控制单元3、隔离电路、IPM模块和电机，FPGA算法单元主要负责控制器各种算法的计算、上位机通信及整个硬件电路的配置；传感器单元由各种传感器和FPAA信号调理电路组成，主要负责电机工作状态的实时监测为电机的控制提供相应的参数；所述FPAA控制单元主要负责电机的控制；所述IPM驱动模块主要用来实现逆变电路、驱动电路来完成电机的驱动。

各种传感器实时采集电机的位置、电流、速度等参数，传感器信号通过信号调理模块对传感器的信号进行调理，调理后的信号传输到FPGA算法运算单元。