[實用新型]一種基于FPGA的多通道高速伺服電機控制裝置

無效

• 申請號: 200820222559.9
• 申請日: 2008-11-21
• 公開（公告）號: CN201303304Y
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發明（設計）人: 苗保剛;王正茂;田春
• 申請（專利權）人: 西安飛鷹科技有限責任公司
• 主分類號: H02P5/00
• 分類號: H02P5/00;H02P6/16
• 代理公司: 西安弘理專利事務所
• 代理人: 羅 笛

技術領域

本實用新型屬于機電設備制造技術領域，涉及一種電機的控制裝置，具體涉及一種基于FPGA的多通道高速伺服電機控制裝置。

背景技術

隨著電力電子及微電子技術日新月異的進步，具有結構簡單、體積小、重量輕、效率高、功率因數高等優點的高速伺服電動機，其應用領域不斷擴展。由于高速伺服電機的轉速很高，在工作過程中需要不斷的對其轉速進行調整，所以，要求對高速伺服電機進行控制調整的控制裝置具有高性能的運算速度和良好的控制實時性。目前使用的高速伺服電機的控制裝置，采用以通用處理器或特定IC為核心的運算系統來實現其運算功能；以通用處理器為核心的運算系統，存在順序執行架構的局限性，需要大量運算指令才能完成工作，無法實現特定需求下所需要的超高速運算處理能力；以特定IC為核心的運算系統，特定IC具有高速的運算處理能力，每一個特定IC只能控制一個高速伺服電機，在多個高速伺服電機控制的聯動性上有著明顯的靈活性上的局限性，因此，現有的基于這兩種控制方式的高速伺服電動機的控制裝置不能做到同時對多個高速伺服電機進行實時控制，滿足不了機床、紡織、火炮等復雜環境現場的相關技術要求。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種基于FPGA的多通道高速伺服電機控制裝置，該控制裝置根據高速伺服電機的工作特點，可同時對多個高速伺服電機進行控制，且可靠性高、控制實時性好、操作靈活，能滿足機床、紡織、火炮等復雜環境現場的相關技術要求。

本實用新型所采用的技術方案是，一種基于FPGA的多通道高速伺服電機控制裝置，包括數據/控制總線，數據/控制總線分別與FPGA控制模塊、至少兩個并行設置的驅動模塊、至少兩個獨立設置的光電碼盤和至少兩個獨立設置的ADC模塊相連接，FPGA控制模塊包括核心控制單元，核心控制單元分別與數碼顯示單元、接口單元、存儲單元和至少兩個并行設置的電機控制單元相連接，驅動模塊、光電碼盤、ADC模塊和電機控制單元分別與高速伺服電機形成一一對應。

本實用新型的特征還在于，

多個電機控制單元分別與數據/控制總線相連接。

接口單元為RS232/485標準數據接口。

的核心控制單元的CPU采用StratixII2S60芯片。

驅動模塊包括依次連接的光電隔離單元、前置放大單元和MOSFET功率橋，光電隔離單元與數據/控制總線相連接。

本實用新型多通道高速伺服電機控制裝置具有以下優點：

1.能最大限度的集成外圍邏輯，實現單片化設計，提高系統的整體可靠性；

2.采用獨立的定制運算邏輯和并行處理機制，達到高性能的運算要求，控制實時性好；

3.采用硬件定序器和冗余邏輯設計，提高抗干擾性能；

4.采用Altera的StratixII2S60芯片，內置NiosII操作系統，通過并行處理機制，可實現各個電機控制通道間的實時聯動；

5.適用于各種功率，轉速最高不超過4萬轉的高速伺服電機；

附圖說明

圖1是本實用新型控制裝置的結構示意圖；

圖2是本實用新型控制裝置的工作流程圖。

圖中，1.FPGA控制模塊，2.數據/控制總線，3.驅動模塊，4.高速伺服電機，5.光電碼盤，6.ADC模塊，7.電源模塊，8.計算機/pda/數字鍵盤。

其中，1-1.數碼顯示單元，1-2.核心控制單元，1-3.接口單元，1-4.電機控制單元，1-5.存儲單元，3-1.光電隔離單元，3-2.前置放大單元，3-3.MOSFET功率橋。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型進行詳細說明。

本實用新型控制裝置的結構，如圖1所示。該控制裝置包括數據/控制總線2，數據/控制總線2分別與FPGA控制模塊1、至少兩個并行設置的驅動模塊3、與驅動模塊3的數量分別對應的光電碼盤5和ADC模塊6相連接。FPGA控制模塊1包括核心控制單元1-2，核心控制單元1-2分別與數碼顯示單元1-1、存儲單元1-5、接口單元1-3和并行設置的至少兩個電機控制單元1-4相連接，FPGA控制模塊1通過各電機控制單元1-4與數據/控制總線2相連接，各電機控制單元1-4、光電碼盤5、ADC模塊6與驅動模塊3形成一一對應。