[实用新型]一种单FPGA实现的多台电机的控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电机控制领域，尤其涉及一种基于FPGA的多电机控制系统及电机控制方法。

背景技术

电动机是电能转化为机械能的必要装置，广泛应用于各种工业民用设备中。近些年来，随着电力电子技术、控制技术和计算机技术的发展，电机的应用得到进一步发展，电机控制器经历了从模拟控制器到数字控制器的发展，数字控制器与模拟控制器相比，性能更可靠、参数调节更方便、控制精度更高、控制策略更灵活并且对环境因素不敏感。

数字控制器一般采用CPU控制电机，虽然比模拟控制器减小了系统体积、简化了电路，传统的以单片机为CPU的运动控制卡已经不能满足现代工业和社会发展的要求，其主要表现在：速度的运算需要CPU的频繁参与，导致了运算时间增加，影响系统的整体效率，在驱动多个电机的情况下，CPU的运行速度成了提高性能的瓶颈，而且控制的电机数量有限，基本上以一个控制系统控制一台电机，控制范围有限，而且成本高昂，灵活性查。

为克服上述CPU直接控制电机存在的不足，目前市场上出现了采用FPGA 作为控制器的电机控制系统，如中国专利“一种基于FPGA视觉测量技术的多轴电机控制系统”(专利申请号：201520425129.7)公开的电机控制系统，只需向FPGA控制器中写入控制参数，运算由FPGA控制器完成，提高了运算速度和控制精度。然而在一些工业和民用设备中，需要用到多台步进电机或伺服电机。在用FPGA作为控制器的设计中，一般每个电机使用一个控制模块，这种设计消耗的FPGA资源较多，限制了FPGA芯片的选择范围，提高了设计成本。

发明内容

针对上述采用FPGA作为控制器的电机控制系统存在的缺陷，本实用新型提供一种基于FPGA的多电机控制系统，实现一个FPGA控制器控制多个电机的目的。

为了达到目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型涉及的一种单FPGA实现的多台电机的控制系统，其特征在于：其包括CPU、FPGA控制器和若干用于驱动电机的电机驱动器，所述的FPGA控制器包括与电机驱动器一一对应的参数寄存器组、电机选择寄存器、第一选择器、选定参数寄存器组、和第二选择器，参数寄存器组及电机选择寄存器的输入端均与CPU通信连接，输出端均与第一选择器通信连接，第一选择器的输出端与选定参数寄存器组的输入端通信连接，选定参数寄存器组的输出端与第二选择器的输入端通信连接，第二选择器包括与电机驱动器等量的输出端，每个输出端分别连接一个电机驱动器，每个电机驱动器又对应电连接一个电机；所述的电机驱动器包括若干组光耦隔离、三相逆变器、电压电流检测串口和串口隔离，所述的光耦隔离的输入端均与第二选择器通信连接，每个光耦隔离对应一个三相逆变器，光耦隔离的输出端与三相逆变器的输入端连接，三相逆变器的输出端与电机连接，所有电机均与电压电流检测串口连接，电压电流检测串口通过串口隔离与 FPGA控制器连接。

优选地，所述的每个参数寄存器组均包括启动寄存器、方向寄存器、转速寄存器、加速度寄存器、模式寄存器、减速位置寄存器和停止位置寄存器，所述的启动寄存器、方向寄存器、转速寄存器、加速度寄存器、模式寄存器、减速位置寄存器和停止位置寄存器均通过数据、地址及控制总线与CPU连接。

优选地，所述的选定参数寄存器组包括启动寄存器、方向寄存器、转速寄存器、加速度寄存器、模式寄存器、减速位置寄存器和停止位置寄存器，所述的启动寄存器、方向寄存器、转速寄存器、加速度寄存器、模式寄存器、减速位置寄存器和停止位置寄存器均通过数据、地址及控制总线与第一选择器连接。

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本实用新型涉及的基于FPGA的多电机控制系统采用一个FPGA控制器控制多个电机，简化了系统的设计，节约了FPGA资源，增加了FPGA芯片的选择范围，降低了设计成本。

附图说明

图1是本实用新型基于FPGA的多电机控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型电机驱动器的结构示意图。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合实施例对本实用新型作详细描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。