[發(fā)明專利]小型有刷電動(dòng)伺服控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410504997.4
• 申請(qǐng)日: 2014-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN104300852B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田豐;張繼生;陳昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航天自動(dòng)控制研究所;中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H02P7/28
• 分類號(hào): H02P7/28
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心11009
• 代理人: 龐靜

1.小型有刷電動(dòng)伺服控制器，其特征在于：包括數(shù)字電路、功率電路和隔離電路；數(shù)字電路包括DSP芯片、FPGA、AD芯片、上電復(fù)位電路Ⅰ、運(yùn)算放大器、門電路Ⅰ；功率電路包括H橋模塊、MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊、上電復(fù)位電路Ⅱ、門電路Ⅱ和MOSFET管；?

數(shù)字電路和功率電路通過(guò)各自的電源模塊進(jìn)行供電，在電源模塊處于上電復(fù)位未穩(wěn)定前，上電復(fù)位電路Ⅰ和上電復(fù)位電路Ⅱ分別產(chǎn)生低電平信號(hào)，電源模塊穩(wěn)定后，上電復(fù)位電路Ⅰ和上電復(fù)位電路Ⅱ分別產(chǎn)生高電平信號(hào)；?

運(yùn)算放大器連接安裝在外部作用對(duì)象上的位置傳感器，跟蹤反映外部作用對(duì)象位置的電壓信號(hào)；?

AD芯片通過(guò)SPI接口與DSP相連，當(dāng)接收到的上電復(fù)位電路Ⅰ的高電平信號(hào)時(shí)，從運(yùn)算放大器采集電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量提供給DSP芯片；?

DSP芯片接收上電復(fù)位電路Ⅰ的信號(hào)，當(dāng)接收高電平信號(hào)時(shí)，開始工作，從外部接收時(shí)序控制指令和位置指令，對(duì)接收的位置指令進(jìn)行解析，將控制指令與AD芯片提供數(shù)字量的差值進(jìn)行PID控制算法計(jì)算，得到用于控制PWM占空比的實(shí)數(shù)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成控制模式和控制極性的值并發(fā)送至FPGA；將時(shí)序控制指令直接發(fā)送至FPGA；?

FPGA通過(guò)EMIFA接口與DSP芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，接收上電復(fù)位電路Ⅰ的信號(hào)，當(dāng)接收高電平信號(hào)時(shí)，根據(jù)接收的時(shí)序控制指令產(chǎn)生工作時(shí)序控制信號(hào)并發(fā)送至門電路Ⅰ，根據(jù)接收的控制模式和控制極性的值確定單位周期內(nèi)PWM波的占空比，得到PWM控制信號(hào)并發(fā)送至隔離電路；?

門電路Ⅰ接收上電復(fù)位電路Ⅰ的信號(hào)，將該信號(hào)與工作時(shí)序控制信號(hào)進(jìn)行相與，得到的時(shí)序控制信號(hào)發(fā)送至隔離電路；?

隔離電路接收上電復(fù)位電路Ⅰ的信號(hào)，當(dāng)接收到高電平信號(hào)時(shí)，將PWM控制信號(hào)發(fā)送至H橋模塊；將接收時(shí)序控制信號(hào)發(fā)送至MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊和門電路Ⅱ；?

門電路Ⅱ接收上電復(fù)位電路Ⅱ的信號(hào)，將該信號(hào)與隔離電路輸出的時(shí)序控制信號(hào)相與，將結(jié)果輸出給H橋模塊與MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊；?

H橋模塊從隔離電路接收PWM控制信號(hào)，將PWM控制信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)放大，并輸出至直流電機(jī)，由電機(jī)帶動(dòng)外部作用對(duì)象運(yùn)動(dòng)，同時(shí)H橋模塊也受門電路II輸出的信號(hào)控制，在門電路II輸出低電平時(shí)保證PWM輸出為高阻態(tài)；?

MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊將從隔離電路接收的信號(hào)進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)MOSFET管，進(jìn)而控制外部作用對(duì)象按照工作時(shí)序進(jìn)行動(dòng)作，外部作用對(duì)象將相應(yīng)工作時(shí)序的狀態(tài)結(jié)果通過(guò)隔離電路發(fā)送至FPGA，由FPGA發(fā)送至DSP芯片，由DSP芯片傳輸至外部。?

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型有刷電動(dòng)伺服控制器，其特征在于：所述的控制模式和控制極性的值確定步驟如下：?

(1)設(shè)置用于控制伺服控制器控制模式的變量，記為WorkMode，其值為0時(shí)表示低能耗模式，為1時(shí)表示普通模式；設(shè)置死區(qū)常量FPGA_d_zone；?

(2)在DSP芯片的控制周期內(nèi)對(duì)AD芯片輸入的所有數(shù)字量信息進(jìn)行濾波計(jì)算，得到反饋值，對(duì)反饋值與輸入位置指令的誤差進(jìn)行PID控制算法計(jì)算，得到用于控制PWM占空比的實(shí)數(shù)，記為dpercent；?

(3)在每個(gè)DSP控制周期中，占空比dpercent需要結(jié)合設(shè)定的死區(qū)、工作模式和極性，轉(zhuǎn)化為數(shù)值介于[20，1023]之間的整型數(shù)，并賦值給ipercent的D9-D0位，其轉(zhuǎn)換規(guī)律可用下式表示：?

(4)ipercent的D11、D10位分別表示控制模式和控制極性，在低能耗模式ipercent的D11位為0，否則為1；在低能耗模式ipercent的D10位表示PWM的輸出極性，0為正、1為負(fù)，雙極性模式時(shí)D10位保留。?