[實用新型]一種用于多臺無刷直流電機協調控制的裝置

有效

• 申請號: 201120359201.2
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN202261126U
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 周勇;張玉峰;盧剛;李聲晉;楊靜偉;魏世克;江修立;王嚴偉;李鑫;周廣偉;張松松
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H02P5/50
• 分類號: H02P5/50;H02P7/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明涉及一種基于DSC及CAN總線的適用于多臺永磁無刷直流電機協調控制的裝置。

背景技術

目前，多電機協調運動控制在工業領域中的應用越來越廣泛，控制精度與工藝要求也越來越高。只有保證多個電機之間按某種比例關系同步協調運轉，才能確保系統的正常運行；系統同步性能的好壞，直接影響到產品的品質和性能。因此，提高多電機同步控制精度具有重要的工程意義。

早期的多電機協調控制方法為集中控制，系統只用一個中央處理器來完成被控對象的所有控制任務。這種系統的優點是能夠以一致的方式生成一個最優的規劃，但集中控制系統的中央處理器需要同時進行計算和控制，對中央處理器的性能要求很高，對復雜系統而言難以保證實時性和可靠性，中央處理單元一旦出現故障，整個系統將會癱瘓，因此只適用于簡單系統。

為了克服集中體系結構固有的局限性，并適應被控對象更快的響應需要，出現了允許分布處理的分層體系結構。分布控制結構將被控系統分為多個子系統，每個子系統由獨自的CPU來控制，子系統之間通過總線交換信息。常見的分布式結構使控制系統模塊化，具有擴展性好、實時性較高、可靠性較高等優點，其缺點是控制系統結構較復雜，綜合協調有一定的難度，需要與合理的控制策略相配合。

發明內容

為了克服現有多電機分布控制技術的不足，本發明提出一種基于DSC及CAN總線的適用于多臺永磁無刷直流電機協調控制的控制器，簡單易行。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于DSC及CAN總線的適用于多臺永磁無刷直流電機協調控制的控制器，包括供電電路、異步串行通信設備、主控制器、若干分控制器、CAN總線、若干功率開關器件及其專用驅動芯片。

其中，供電電路為主控制器及分控制器提供5V電壓；異步串行通信設備連接計算機和主控制器，完成指令及反饋信號的傳輸任務；CAN總線連接主控制器與各個分控制器，實現信號傳輸；分控制器解算主控制器下達的指令，通過無刷直流電機功率開關器件專用驅動芯片將分控制器產生的PWM信號放大，改變功率開關器件的導通順序和PWM占空比，調整各個無刷直流電機的轉速和角位置，從而控制各個無刷直流電機；同時，各個分控制器實時采集電機轉速、母線電流、轉子位置的數據，將這些數據按照CAN協議上傳至主控制器，主控制器將分控制器反饋的數據進行整合，按照串行通信協議上傳至計算機。

所述的主控制器包括依次串接的串行通訊模塊、CPU和CAN總線通訊接口，串行通訊模塊接收來自異步串行通信設備的信號，經CPU處理后，由CAN總線通訊接口發送給分控制器。

所述的分控制器包括依次串接的CAN接口、CPU和PWM模塊，CAN接口接收來自CAN總線的信號，經CPU處理后，由PWM模塊生成PWM信號。

所述的主控制器CPU和分控制器CPU均采用數字信號控制器(DSC)。

所述的主控制器CPU采用dsPIC30F6010芯片，分控制器CPU采用dsPIC30F4012芯片。

本發明工作時包括以下步驟：

1)使能主控制器的串行通訊模塊，準備進行數據傳輸。

2)使能主控制器的CAN總線通訊接口，準備進行數據傳輸。

3)使能分控制器的CAN總線接口，準備進行數據傳輸。

4)主控制器接收計算機發出的電機控制指令信息，將指令中的無刷直流電機轉速和角度命令通過CAN總線發送給每個分控制器；同時接收分控制器反饋的各個無刷直流電機實時轉速、實時角位置信息，并通過串行通信接口上傳至計算機。

5)分控制器比較主控制器下達的轉速和角度命與電機的實時轉速、實時角位置信息，得到差值后生成PWM信號，經過無刷直流電機功率開關器件專用驅動芯片放大后調節功率開關器件的導通和關斷，進而改變無刷直流電機的端電壓，實現電機調速控制。

本發明的有益效果是：

本發明提出的基于DSC及CAN總線的多電機協調控制方法與裝置，系統采用MicroChip公司的dsPIC30F6010作為主控制器CPU，采用dsPIC30F4012作為分控制器CPU，系統硬件結構簡單。通信方式以CAN總線通信為主，以異步串行通信為輔，實現了分布式分層遞階控制結構，可提高多電機控制系統的協調性與穩定性。系統結構簡化，控制算法簡潔。較之傳統控制方式，在保證實時控制的同時提升了多電機系統的控制協調性、實時性和可擴展性。

附圖說明

圖1：本發明控制系統實施例的方框圖。

具體實施方式