[发明专利]电机通用控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体涉及一种电机通用控制系统及方法。

背景技术

目前，对于电机的控制，一般使用单片机+实时操作系统(如uC/OS II或者freeRTOS)或者应用处理器(如ARM Cortex-A、X86)+实时操作系统(如linux+(RTLinux/RTAI/Xenomai)、VxWorks)的硬件模式，这样可以保证控制的实时性与准确性。同时，对于不同的电机类型，控制方式也千差万别，比如：

步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机，步进驱动器通过脉冲信号控制，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

舵机是一种位置(角度)伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统，其实质是一种伺服马达。舵机需要通过固定周期的PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)信号控制。

直流电机通过闭环PID(Proportion Integration Differentiation，比例积分微分)控制。

由此可见，对于不同的电机，不同的微处理器，控制软件也会不同。在某些应用场合，如服务机器人、玩具机器人，对于精度要求比较低，而且通常会使用多种不同电机来控制。在这种情况下，如果都使用微处理器控制每种电机，不仅会使软、硬件架构都比较复杂，而且会增加研发、测试、生产、维护成本。

发明内容

本发明提供一种电机通用控制系统及方法，以提高系统的适应性，简化产品在需要多种电机的情况下的软、硬件架构。

为此，本发明提供如下技术方案：

一种电机通用控制系统，所述电机用于驱动被控对象运动，所述系统包括：应用层模块、规划层模块、以及与被控对象不同驱动电机相对应的适配层模块和驱动层模块；

所述应用层模块用于根据应用需求，向所述规划层模块下发通用运动指令；

所述规划层模块用于接收所述应用层模块下发的通用运动指令，并对所述通用运动指令进行解析，结合被控对象当前运动状态，生成运动目标集合；

所述适配层模块用于根据所述运动目标集合生成对应电机的控制信息，并将所述控制信息发送给对应所述电机的驱动层模块；

所述驱动层模块用于根据接收到的控制信息控制对应电机工作，以使所述电机驱动被控对象运动。

优选地，所述通用运动指令包括以下任意一种或多种：启停指令、点位指令、直线指令、圆弧指令、动作文件指令、调速指令。

优选地，所述系统还包括：接口层模块，用于提供不同应用环境对应的接口；

所述应用层模块利用所述接口层模块提供的接口向所述规划层模块下发通用运动指令。

优选地，所述接口层模块提供的接口包括以下任意一种或多种：C接口、C++接口、Java接口。

优选地，所述规划层模块包括：

规划接口单元、指令解析单元、状态处理单元、核心处理单元、输出单元；

所述规划接口单元，用于接收所述应用层模块下发的通用运动指令；

所述状态处理单元，用于获取被控对象当前状态；

所述指令解析单元，用于解析所述通用运动指令，获得指令类型及指令数据；

所述核心处理单元，用于根据所述指令类型、指令数据、以及被控对象当前状态，生成运动目标集合；

所述输出单元，用于将所述运动目标集合传送给各适配层。

优选地，所述核心处理单元具体用于根据所述指令类型、指令数据、以及被控对象当前状态，进行路径规划、轨迹规划、插补处理，得到平滑的运动轨迹曲线，将所述运动轨迹曲线转换成各个自由度的运动序列点集合。

优选地，所述电机包括以下任意一种或多种：直流电机、舵机、步进电机。

一种电机通用控制方法，所述电机用于驱动被控对象运动，所述方法包括：

接收通用运动指令；

对所述通用运动指令进行解析，并结合被控对象当前运动状态，生成运动目标集合；

由电机适配层模块根据所述运动目标集合生成对应所述电机的控制信息；

由电机驱动层模块根据所述控制信息控制所述电机工作，以使所述电机驱动被控对象运动。

优选地，所述通用运动指令包括以下任意一种或多种：启停指令、点位指令、直线指令、圆弧指令、动作文件指令、调速指令。

优选地，所述方法还包括：