[发明专利]一种电机控制系统

说明书

技术领域：

本发明涉及一种伺服电机的控制系统。

背景技术：

以往用于控制直流伺服电机的系统大都采用LM629，其是全数字式控制的专用运动控制处理器。通过一片单片机、一片LM629、一片功率驱动器、一台直流电动机、一个增量式光电编码盘就可以构成一个伺服系统。但这种电机控制系统成本很高，同时技术受产家影响比较大，在当今芯片高速更新换代的情况下，一旦芯片停产就要对系统进行重新设计。

发明内容：

本发明针对现有技术的单一芯片对应单一型号电机，应用范围较窄，成本较高等问题，提供一种可以适用不同型号电机，设计成本低廉的电机控制系统。

本发明的技术解决方案是：一种电机控制系统，共由五部分功能模块组成，核心控制模块分别与微处理器接口模块、PID调节模块、电机编码器反馈处理模块、PWM输出模块相接；其中微处理器接口模块可实现与微处理器的数据/地址总线并行通讯，传输数据、命令及状态，可根据地址总线选择控制不同的电机。核心控制模块可解析微处理器接口模块接收到的位置、速度、PID参数、电机反馈信号等数据，并发出以及启动、停止等控制命令。PID调节模块根据核心控制模块解析的PID参数对电机实现速度、位置的PID调节。电机编码器反馈处理模块将电机反馈信号进行处理并反馈给核心控制模块。PWM输出模块根据核心控制模块解析的位置、速度等控制命令输出PWM信号实现对电机的控制，控制电机速度、转停及方向。

本发明集成一些必不可少的固有模块，通过调整相应参数以适应对不同型号电机的控制，本系统可代替多个LM629芯片，节省设计成本，同时也增加了系统的保密性。

附图说明：

图1为本发明的原理框图。

具体实施方式：

下面结合附图1进一步说明本发明的实施例。

一种电机控制系统，设有核心控制模块，其分别与微处理器接口模块、PID调节模块、电机编码器反馈处理模块、PWM输出模块相接；其中微处理器接口模块实现与微处理器的数据/地址总线并行通讯，传输数据、命令及状态；核心控制模块解析微处理器接口模块接收到的位置、速度、PID参数、电机反馈信号，并发出相应控制命令；PID调节模块根据核心控制模块解析的PID参数对电机实现速度、位置的PID调节；电机编码器反馈处理模块将电机反馈信号进行处理并反馈给核心控制模块；PWM输出模块根据核心控制模块发出的控制命令输出PWM信号实现对电机的控制，控制电机速度、转停及方向。

微处理器接口模块即单片机和核心控制模块的接口，包括单片机写入核心控制模块命令或者数据，读出核心控制模块的状态。核心控制模块和单片机接口方式主要有两种，一种是按照单片机的总线方式，第二种是独立方式，时序由所设定的软件自由决定。第一种特点是速度快，节省核心控制模块芯片的I/O资源，编程简单，控制可靠，第二种特点是接口逻辑无须遵循单片机内的固定的总线方式的读写时序，核心控制模块的逻辑设计与接口的单片机程序设计可以分先后相对独立地完成。由于系统对可靠性要求较高，在此采用第一种接口方式。单片机写入和读出都通过P0口，P2部分和核心控制模块连接增加地址位，扩大内部容量。

电机编码器反馈处理模块主要处理电机反馈的两相正交编码脉冲，对两相正交编码脉冲进行计数，由于对反馈的脉冲计数确定的电机精度完全达到要求，在此不进行四倍频处理，除了进行计数以外，此模块还对电机的方向进行鉴别。复位和使能都有全局时钟控制。

PWM信号模块有输入时钟、输入选择位、输出、使能和复位组成，时钟为系统时钟，输入选择位为8位数据，通过数据的大小来控制输出PWM信号的占空比，输出即为PWM信号的输出，使能和复位都由全局时钟控制。主要核心比较器VHDL语法：PWM＜＝′1′when A＞B else′0′。

PID调节模块即通过PID调节对电机进行闭环控制。PID调节是在工程实际中，应用最为广泛的调节器，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。PID调节控制分为比例(P)控制，积分(I)控制和微分(D)控制。比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。

核心控制模块就是有机的把以上四个模块结合起来，达到通过PID调节来控制电机的输入量。核心控制模块的输入输出量即为以上四部分模块的输入和输出。