[實用新型]基于雙DSP的3自由度平面電機伺服控制器

無效

• 申請號: 200920041924.0
• 申請日: 2009-03-18
• 公開（公告）號: CN201378823Y
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發明（設計）人: 黃學良;周贛;周勤博;張前;彭暉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 陸志斌

1.一種基于雙DSP的3自由度平面電機伺服控制器，其特征在于，包括：主控單元(1)和從控單元(2)，

所述的主控單元(1)包括主DSP(11)、主緩沖驅動模塊(12)、十二路主光耦隔離驅動模塊(13)、六相主全橋功率驅動模塊(14)、用于采樣主控單元輸出的六相平面電機驅動電流的主霍爾電流傳感器模塊(15)及用于采樣第一路、第二路平面電機X軸位置的1號X軸激光位置傳感器(16)、2號X軸激光位置傳感器(17)，主DSP(11)包括主DSP片上ADC模塊、主DSP片上PWM模塊及主DSP片上CAN模塊，主DSP片上PWM模塊的PWM信號輸出端與主緩沖驅動模塊(12)的輸入端連接，主緩沖驅動模塊(12)的輸出端與主光耦隔離驅動模塊(13)的輸入端連接，主光耦隔離驅動模塊(13)的輸出端與主全橋功率驅動模塊(14)的輸入端連接，主全橋功率驅動模塊(14)的六相輸出電流為主控單元輸出的六相平面電機驅動電流，主霍爾電流傳感器模塊(15)的六路電流采樣信號輸出端分別與主DSP片上ADC模塊的第一到第六輸入端連接，1號X軸激光位置傳感器(16)的位置采樣信號輸出端與主DSP片上ADC模塊的第七輸入端連接，2號X軸激光位置傳感器(17)的位置采樣信號輸出端與主DSP片上ADC模塊的第八輸入端連接，

所述的從控單元(2)包括從DSP(21)、從緩沖驅動模塊(22)、十二路從光耦隔離驅動模塊(23)、六相從全橋功率驅動模塊(24)、用于采樣從控單元輸出的六相平面電機驅動電流的從霍爾電流傳感器模塊(25)及用于采樣第一路平面電機Y軸位置的1號Y軸激光位置傳感器(26)，從DSP(21)包括從DSP片上ADC模塊、從DSP片上PWM模塊及從DSP片上CAN模塊，從DSP片上PWM模塊的PWM信號輸出端與從緩沖驅動模塊(22)的輸入端連接，從緩沖驅動模塊(22)的輸出端與從光耦隔離驅動模塊(23)的輸入端連接，從光耦隔離驅動模塊(23)的輸出端與從全橋功率驅動模塊(24)的輸入端連接，從全橋功率驅動模塊(24)的六相輸出電流為從控單元輸出的六相平面電機驅動電流，從霍爾電流傳感器模塊(25)的六路電流采樣信號輸出端分別與從DSP片上ADC模塊的第一到第六輸入端連接，1號Y軸激光位置傳感器(26)的位置采樣信號輸出端與從DSP片上ADC模塊的第七輸入端連接，

主控單元(1)的主DSP片上CAN模塊通過CAN總線與從控單元(2)的從DSP片上CAN模塊連接，

所述的主DSP(11)定時等待控制周期開始后，根據軌跡規劃算法計算平面電機動子平臺質心X軸位置參考值X_pr、平面電機動子平臺質心Y軸位置參考值Y_pr、平面電機動子平臺繞Z軸旋轉的角度位置參考值θ_Zpr，通過CAN總線發送同步標志F_syn給從DSP(21)，并等待從DSP(21)發送的同步確認標志A_syn；從DSP(21)等待并收到同步標志F_syn后，通過CAN總線發送同步確認標志A_syn給主DSP(11)，讀取2號、4號直線電機執行器的電流采樣值，讀取1號Y軸激光位置傳感器(26)的采樣值S_Y1，對采樣值進行數字濾波、校正，接著等待主DSP(11)發送的平面電機動子平臺質心Y軸位置參考值Y_pr和平面電機動子平臺質心Y軸位置當前值校正項Y_pcali；主DSP(11)等待并收到同步確認標志A_syn后，讀取1號、3號直線電機執行器的電流采樣值，讀取1號、2號X軸激光位置傳感器的采樣值S_X1、S_X2，對采樣值進行數字濾波、校正，根據1號、2號X軸激光位置傳感器的采樣值S_X1、S_X2和傳感器方程計算平面電機動子平臺質心X軸位置當前值X_p、平面電機動子平臺繞Z軸旋轉的角度位置當前值θ_Zp、平面電機動子平臺質心Y軸位置當前值校正項Y_pcali，再通過CAN總線發送平面電機動子平臺質心Y軸位置參考值Y_pr和平面電機動子平臺質心Y軸位置當前值校正項Y_pcali給從DSP(21)，接著等待從DSP(21)發送的平面電機動子平臺質心Y軸位置當前值Y_p；從DSP(21)等待并收到平面電機動子平臺質心Y軸位置參考值Y_pr和平面電機動子平臺質心Y軸位置當前值校正項Y_pcali后，根據1號Y軸激光位置傳感器(26)的采樣值S_Y1、平面電機動子平臺質心Y軸位置當前值校正項Y_pcali和傳感器方程計算平面電機動子平臺質心Y軸位置當前值Y_p，再通過CAN總線發送Y_p給主DSP(11)，并進行Y軸自由度位置、速度控制，進行2號、4號直線電機執行器電流控制，接著等待下一個控制周期的同步標志F_syn；主DSP(11)等待并收到平面電機動子平臺質心Y軸位置當前值Y_p后，進行X軸和θ_Z自由度位置、速度控制，并進行1號、3號直線電機執行器電流控制，接著定時等待下一個控制周期的開始。

2.根據權利要求1所述的基于雙DSP的3自由度平面電機伺服控制器，其特征在于所述的主控單元(1)：主DSP(11)型號為TMS320F2812，主緩沖驅動模塊(12)由主第一緩沖驅動器(U1)、主第二緩沖驅動器(U2)組成，型號為SN74LS244，主光耦驅動隔離模塊(13)由主第一光電耦合器(U5)、主第二光電耦合器(U6)、主第三光電耦合器(U7)、主第四光電耦合器(U8)、主第五光電耦合器(U9)、主第六光電耦合器(U10)組成，型號為HCPL0631，主全橋功率驅動模塊(14)由主第一全橋功率驅動器(U17)、主第二全橋功率驅動器(U18)、主第三全橋功率驅動器(U19)、主第四全橋功率驅動器(U20)、主第五全橋功率驅動器(U21)、主第六全橋功率驅動器(U22)組成，型號為L298，主霍爾電流傳感器模塊(15)由主第一霍爾電流傳感器(U29)、主第二霍爾電流傳感器(U30)、主第三霍爾電流傳感器(U31)、主第四霍爾電流傳感器(U32)、主第五霍爾電流傳感器(U33)、主第六霍爾電流傳感器(U34)組成，型號為LTSR6-NP，1號X軸激光位移傳感器(16)，2號X軸激光位移傳感器(17)，型號為LG10A65PI，

主DSP(11)的片上PWM模塊的PWM信號輸出端“PWM1～PWM6”分別與主緩沖驅動模塊(12)的主第一緩沖驅動器(U1)的輸入端“1A1～1A4”、2A1、2A2連接，主DSP(11)片上PWM模塊的PWM信號輸出端“PWM7～PWM12”分別與主緩沖驅動模塊(12)的主第二緩沖驅動器(U2)的輸入端“1A1～1A4”、2A1、2A2連接，

主緩沖驅動模塊(12)的主第一緩沖驅動器(U1)的輸出端“1Y1～1Y4”、2Y1、2Y2分別與主光耦驅動隔離模塊(13)的主第一光電耦合器(U5)、主第二光電耦合器(U6)、主第三光電耦合器(U7)的輸入端VF1-、VF2-連接，主緩沖驅動模塊(12)的主第二緩沖驅動器(U2)的輸出端“1Y1～1Y4”、2Y1、2Y2分別與主光耦驅動隔離模塊(13)的主第四光電耦合器(U8)、主第五光電耦合器(U9)、主第六光電耦合器(U10)的輸入端VF1-、VF2-連接，

主光耦驅動隔離模塊(13)的主第一光電耦合器(U5)、主第二光電耦合器(U6)、主第三光電耦合器(U7)、主第四光電耦合器(U8)、主第五光電耦合器(U9)、主第六光電耦合器(U10)的輸出端Vo1、Vo2分別與主全橋功率驅動模塊(14)的主第一全橋功率驅動器(U17)、主第二全橋功率驅動器(U18)、主第三全橋功率驅動器(U19)、主第四全橋功率驅動器(U20)、主第五全橋功率驅動器(U21)、主第六全橋功率驅動器(U22)的輸入端IN1、IN2連接，

主全橋功率驅動模塊(14)的主第一全橋功率驅動器(U17)、主第二全橋功率驅動器(U18)、主第三全橋功率驅動器(U19)、主第四全橋功率驅動器(U20)、主第五全橋功率驅動器(U21)、主第六全橋功率驅動器(U22)的輸出端OUT1分別與主霍爾電流傳感器模塊(15)的主第一霍爾電流傳感器(U29)、主第二霍爾電流傳感器(U30)、主第三霍爾電流傳感器(U31)、主第四霍爾電流傳感器(U32)、主第五霍爾電流傳感器(U33)、主第六霍爾電流傳感器(U34)的輸入端1連接，主全橋功率驅動模塊(14)的主第一全橋功率驅動器(U17)、主第二全橋功率驅動器(U18)、主第三全橋功率驅動器(U19)的輸出端OUT2分別與1號直線電機執行器(L1)的輸入端“-IN1～-IN3”連接，主全橋功率驅動模塊(14)的主第四全橋功率驅動器(U20)、主第五全橋功率驅動器(U21)、主第六全橋功率驅動器(U22)的輸出端OUT2分別與3號直線電機執行器(L3)的輸入端“-IN1～-IN3”連接，

主霍爾電流傳感器模塊(15)的主第一霍爾電流傳感器(U29)、主第二霍爾電流傳感器(U30)、主第三霍爾電流傳感器(U31)、主第四霍爾電流傳感器(U32)、主第五霍爾電流傳感器(U33)、主第六霍爾電流傳感器(U34)的3號腳分別與各自的5號腳連接，2號腳分別與各自的6號腳連接，輸出端OUT分別與主DSP(11)的片上ADC模塊的輸入端“ADCINA0～ADCINA5”連接，主霍爾電流傳感器模塊(15)的主第一霍爾電流傳感器(U29)、主第二霍爾電流傳感器(U30)、主第三霍爾電流傳感器(U31)的輸出端4分別與1號直線電機執行器(L1)的輸入端“+IN1～+IN3”連接，主霍爾電流傳感器模塊(15)的主第四霍爾電流傳感器(U32)、主第五霍爾電流傳感器(U33)、主第六霍爾電流傳感器(U34)的輸出端4分別與3號直線電機執行器(L3)的輸入端“+IN1～+IN3”連接，

1號X軸激光位置傳感器(16)、2號X軸激光位置傳感器(17)的輸出端Wh分別連接到主DSP(11)的片上ADC模塊的輸入端ADCINA6、ADCINA7，

主DSP(11)的片上CAN模塊連接到主控制器局域網通訊接口(D2)，所述的從控單元(2)包括：從DSP(21)型號為TMS320F2812，從緩沖驅動模塊(22)由從第一緩沖驅動器(U3)、從第二緩沖驅動器(U4)組成，型號為SN74LS244，從光耦驅動隔離模塊(23)由從第一光電耦合器(U11)、從第二光電耦合器(U12)、從第三光電耦合器(U13)、從第四光電耦合器(U14)、從第五光電耦合器(U15)、從第六光電耦合器(U16)組成，型號為HCPL0631，從全橋功率驅動模塊(24)由從第一全橋功率驅動器(U23)、從第二全橋功率驅動器(U24)、從第三全橋功率驅動器(U25)、從第四全橋功率驅動器(U26)、從第五全橋功率驅動器(U27)、從第六全橋功率驅動器(U28)組成，型號為L298，從霍爾電流傳感器模塊(25)由從第一霍爾電流傳感器(U35)、從第二霍爾電流傳感器(U36)、從第三霍爾電流傳感器(U37)、從第四霍爾電流傳感器(U38)、從第五霍爾電流傳感器(U39)、從第六霍爾電流傳感器(U40)組成，型號為LTSR6-NP，1號Y軸激光位移傳感器(26)，型號為LG10A65PI，

從DSP(21)的片上PWM模塊的PWM信號輸出端“PWM1～PWM6”分別與從緩沖驅動模塊(22)的從第一緩沖驅動器(U3)的輸入端“1A1～1A4”、2A1、2A2連接，從DSP(21)的片上PWM模塊的PWM信號輸出端“PWM7～PWM12”分別與從緩沖驅動模塊(22)的從第二緩沖驅動器(U4)的輸入端“1A1～1A4”、2A1、2A2連接，

從緩沖驅動模塊(22)的從第一緩沖驅動器(U3)的輸出端“1Y1～1Y4”、2Y1、2Y2分別與從光耦驅動隔離模塊(23)的從第一光電耦合器(U11)、從第二光電耦合器(U12)、從第三光電耦合器(U13)的輸入端VF1-、VF2-連接，從緩沖驅動模塊(22)的從第二緩沖驅動器(U4)的輸出端“1Y1～1Y4”、2Y1、2Y2分別與從光耦驅動隔離模塊(23)的從第四光電耦合器(U14)、從第五光電耦合器(U15)、從第六光電耦合器(U16)的輸入端VF1-、VF2-連接，

從光耦驅動隔離模塊(23)的從第一光電耦合器(U11)、從第二光電耦合器(U12)、從第三光電耦合器(U13)、從第四光電耦合器(U14)、從第五光電耦合器(U15)、從第六光電耦合器(U16)的輸出端Vo1、Vo2分別與從全橋功率驅動模塊(24)的從第一全橋功率驅動器(U23)、從第二全橋功率驅動器(U24)、從第三全橋功率驅動器(U25)、從第四全橋功率驅動器(U26)、從第五全橋功率驅動器(U27)、從第六全橋功率驅動器(U28)的輸入端IN1、IN2連接，

從全橋功率驅動模塊(24)的從第一全橋功率驅動器(U23)、從第二全橋功率驅動器(U24)、從第三全橋功率驅動器(U25)、從第四全橋功率驅動器(U26)、從第五全橋功率驅動器(U27)、從第六全橋功率驅動器(U28)的輸出端OUT1分別與從霍爾電流傳感器模塊(25)的從第一霍爾電流傳感器(U35)、從第二霍爾電流傳感器(U36)、從第三霍爾電流傳感器(U37)、從第四霍爾電流傳感器(U38)、從第五霍爾電流傳感器(U39)、從第六霍爾電流傳感器(U40)的輸入端1連接，從全橋功率驅動模塊(24)的從第一全橋功率驅動器(U23)、從第二全橋功率驅動器(U24)、從第三全橋功率驅動器(U25)的輸出端OUT2分別與2號直線電機執行器(L2)的輸入端“-IN1～-IN3”連接，從全橋功率驅動模塊(24)的從第四全橋功率驅動器(U26)、從第五全橋功率驅動器(U27)、從第六全橋功率驅動器(U28)的輸出端OUT2分別與4號直線電機執行器(L4)的輸入端“-IN1～-IN3”連接，

從霍爾電流傳感器模塊(25)的從第一霍爾電流傳感器(U35)、從第二霍爾電流傳感器(U36)、從第三霍爾電流傳感器(U37)、從第四霍爾電流傳感器(U38)、從第五霍爾電流傳感器(U39)、從第六霍爾電流傳感器(U40)的3號腳分別與各自的5號腳連接，2號腳分別與各自的6號腳連接，輸出端OUT分別與從DSP(21)的片上ADC模塊的輸入端“ADCINA0～ADCINA5”連接，從霍爾電流傳感器模塊(25)的從第一霍爾電流傳感器(U35)、從第二霍爾電流傳感器(U36)、從第三霍爾電流傳感器(U37)的輸出端4分別與2號直線電機執行器(L2)的輸入端“+IN1～+IN3”連接，從霍爾電流傳感器模塊(25)的從第四霍爾電流傳感器(U38)、從第五霍爾電流傳感器(U39)、從第六霍爾電流傳感器(U40)的輸出端4分別與4號直線電機執行器(L4)的輸入端“+IN1～+IN3”連接，

1號Y軸激光位置傳感器(26)的輸出端Wh連接到從DSP(21)的片上ADC模塊輸入端ADCINA6，

從DSP(21)的片上CAN模塊連接到從控制器局域網通訊接口(D3)，

主控制器局域網通訊接口(D2)和從控制器局域網通訊接口(D3)通過雙絞線互連。