[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

一、技術領域：

本實用新型是一種3自由度平面電機的伺服控制器。

二、背景技術：

隨著先進制造業的快速發展，高精度定位平臺技術得到了深入的研究和發展，在半導體產業、微立體光刻、納米工作臺、高精度繪圖儀等領域具有廣闊的應用前景。高精度定位平臺除需實現水平X、Y軸的大行程運動外，往往還需實現繞坐標軸的微小轉動，例如繞Z軸的轉動θ_Z，本實用新型的控制對象3自由度平面電機就是一種能夠進行X、Y、θ_Z三自由度快速精確定位的工作平臺。

平面電機的電磁執行器為4組3相直線電機，平面電機控制器需實現4組直線電機執行器和3個運動自由度的同步控制，需采集12路電流信號、3路位置信號，輸出24路PWM信號，還需實現軌跡規劃、數字濾波、位置伺服、電流控制等算法，單DSP控制器結構不但無法滿足AD采樣和PWM輸出所需通道數目，且無法在規定的控制周期內完成所需的控制算法，所以提出了雙DSP的平面電機控制器結構和3自由度運動的雙DSP同步控制策略；雙DSP間的信息交換通過CAN網絡實現，和傳統的RS232和RS485等通訊方式比較，CAN通訊速度快，抗干擾能力強，便于實現網絡聯結，為平面電機進入復雜系統提供了條件。

三自由度平面電機控制需實現X軸大行程位移、Y軸大行程位移、繞Z軸微小轉動θ_Z的非接觸測量，國外的定位平臺常采用激光干涉測距系統，分辨率達納米級別，價格約6萬美金，對一般定位平臺應用來說，價格過于昂貴，平面電機控制器使用3組激光位置傳感器和對應傳感器方程實現3個運動自由度位置的非接觸測量，分辨率達到1μm，價格約0.3萬美元；平面電機控制器需對12路繞組電流進行精密控制，國外定位平臺控制系統常采用功率運放電路實現的電流PI(比例積分)控制電路，缺點是模擬電路參數難以確定，且易受環境干擾，平面電機控制器中電流采樣由霍爾電流傳感器完成，功率放大由PWM斬波實現，電流PI控制算法由DSP實現。

三、實用新型內容：

本實用新型提供一種基于雙DSP的3自由度平面電機伺服控制器，控制平面電機進行X軸、Y軸、θ_Z三個運動自由度的快速精確定位。為達上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

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和從控單元。所述的主控單元包括主DSP、主緩沖驅動模塊、十二路主光耦隔離驅動模塊、六相主全橋功率驅動模塊、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、2號X軸激光位置傳感器，主DSP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的輸入端連接，主緩沖驅動模塊的輸出端與主光耦隔離驅動模塊的輸入端連接，主光耦隔離驅動模塊的輸出端與主全橋功率驅動模塊的輸入端連接，主全橋功率驅動模塊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。所述的從控單元包括從DSP、從緩沖驅動模塊、十二路從光耦隔離驅動模塊、六相從全橋功率驅動模塊、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，從DSP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的輸入端連接，從緩沖驅動模塊的輸出端與從光耦隔離驅動模塊的輸入端連接，從光耦隔離驅動模塊的輸出端與從全橋功率驅動模塊的輸入端連接，從全橋功率驅動模塊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。主控單元的主DSP片上CAN模塊通過CAN總線與從控單元的從DSP片上CAN模塊連接。