[发明专利]适于执行电机控制的控制器和控制系统

说明书

本发明提供了一种适于执行电机控制的控制器和控制系统。所述控制器包括：第一处理器，配置为运行第一操作系统和电机控制，其中所述电机控制运行于所述第一处理器的中断服务程序中；耦接到所述第一处理器的高速缓存；缓存控制器，用于加载所述第一操作系统的原语到所述高速缓存，并锁定所述高速缓存；其中所述第一处理器、所述高速缓存和所述缓存控制器集成在同一芯片中。

技术领域

本发明主要涉及控制器，尤其涉及一种适于执行电机控制的控制器和控制系统。

背景技术

运动控制和电机控制是工业自动化领域的核心技术。实现运动控制的运动控制器和实现电机控制的电机控制器，是目前自动化领域中常见的自动执行复杂工作的装置上的两个关键控制部件。在其他领域，例如电动机器人、数控机床、电动多旋翼飞行器、电动汽车、机械义肢、机械手掌、电动移动载具中，也会使用包括运动控制和电机控制的控制器。

传统上，大多数的工业自动化系统(比如机器人、大型机床)采用的是分布式控制方式。分布式控制方式具体地说是一个运动控制器与多个电机控制器配合。运动控制器和电机控制器之间、电机控制器与电机控制器之间使用总线(例如现场总线)进行通信。

这种分布式的控制方式具有很多已知的缺点。例如硬件器件多会导致硬件成本高、占用空间大。又如，总线通信方式容易受到干扰，且在数据传输量和传输速度方面存在瓶颈。

为此，业界提出了“驱控一体”的设想，期望实现集成了运动控制器、电机控制器等功能为一体的工业控制器。而同时实现运动控制和电机控制，需要有操作系统提供任务调度、文件管理和网络通信等基础服务。而且电机控制任务以固定的周期执行，为了保证电机控制的性能，此任务允许的延迟很小。

发明内容

本申请要解决的技术问题是提供适于执行电机控制的控制器和控制系统，可以满足电机控制的低延迟需求。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种适于执行电机控制的控制器，包括：第一处理器，配置为运行第一操作系统和电机控制，其中所述电机控制运行于所述第一处理器的中断服务程序中；耦接到所述第一处理器的高速缓存；缓存控制器，用于加载所述第一操作系统的原语到所述高速缓存，并锁定所述高速缓存；其中所述第一处理器、所述高速缓存和所述缓存控制器集成在同一芯片中。

在本申请的一实施例中，所述第一处理器包括单个处理核心，且所述第一处理器还配置为运行运动规划。

在本申请的一实施例中，所述第一处理器包括多个处理核心，所述多个处理核心以对称多处理模式运行所述第一操作系统，且还配置为运行运动规划。

在本申请的一实施例中，控制器还包括：第二处理器，配置为运行第二操作系统和运动控制，所述第二操作系统不同于所述第一操作系统；其中所述第一处理器与所述第二处理器集成在所述同一芯片中。

在本申请的一实施例中，所述第一处理器包括第一处理核心组合，所述第二处理器包括第二处理核心组合，所述第一处理核心组合和所述第二处理核心组合分别包括一个或多个处理核心。

在本申请的一实施例中，控制器还包括可编程逻辑器件，耦接所述第一处理器，与所述第一处理器协同进行电机控制。

在本申请的一实施例中，所述可编程逻辑器件与所述第一处理器和所述第二处理器集成在所述同一芯片中。

在本申请的一实施例中，所述电机控制包括电流环计算，或者包括电流环计算与速度环计算和/或位置环计算的组合。

在本申请的一实施例中，所述可编程控制器执行电流环计算，所述第一处理器执行速度环计算和/或位置环计算。