[实用新型]一种具有冗余安全的异构双核电机伺服控制器

说明书

本实用新型涉及一种具有冗余安全的异构双核电机伺服控制器，包括输入接口、输出接口和报警接口，还包括DSP模块、可编程逻辑芯片模块和投票器，DSP模块的输入端、可编程逻辑芯片模块的输入端分别与输入接口连接，DSP模块的输出端、可编程逻辑芯片模块的输出端均通过投票器分别与报警接口和输出接口连接，投票器通过可将DSP模块的输出信号反馈至可编程逻辑芯片模块的接线与可编程逻辑芯片模块连接，可编程逻辑芯片模块通过ACK引脚组与DSP模块连接。本实用新型克服现有伺服控制器软件缺乏冗余安全功能、无法保证伺服系统安全运行的缺陷。

技术领域

本实用新型涉及技术领域，具体涉及一种具有冗余安全的异构双核电机伺服控制器。

背景技术

电机伺服控制器被大规模的使用于电力电子、工业自动化、新能源汽车和机器人等产业中。

现有的电机伺服控制器虽然使用多个芯片，但各自执行不同的子功能，而且存在依赖关系。如图1所示，使用多芯片执行不同的细分功能的电机伺服控制器，一旦其中一个芯片中的程序运行错误，则整个伺服控制器的功能也将出现错误。

伺服驱动器使用两个相同架构的处理器，接收相同的输入，相同功能分别在双核内并行执行，并对比运算结果，能够实现部分冗余安全功能。如图2所示，对于使用两个相同架构的冗余安全伺服控制器，因为芯片架构类型相同，对于同一研发团队，在软件开发过程中容易出现相同的错误，导致双核系统以同样的错误失效。更重要的是，常规双模冗余系统的两路计算结果不同时，难以迅速可靠的判断哪个处理器的运算结果是正确的。

因此这种架构在一个处理器出现错误的情况下无法稳定可靠的运行至当前任务结束。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种具有冗余安全的异构双核电机伺服控制器，可以克服现有伺服控制器软件缺乏冗余安全功能、难以保证伺服系统安全运行的缺陷。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种具有冗余安全的异构双核电机伺服控制器，包括输入接口、输出接口和报警接口，还包括DSP模块、可编程逻辑芯片模块和投票器，DSP模块的输入端、可编程逻辑芯片模块的输入端分别与输入接口连接，DSP模块的输出端、可编程逻辑芯片模块的输出端均通过投票器分别与报警接口和输出接口连接，投票器通过可将DSP模块的输出信号反馈至可编程逻辑芯片模块的接线与可编程逻辑芯片模块连接，可编程逻辑芯片模块通过ACK引脚组与DSP模块连接。

本方案提出具有冗余安全的异构双核电机伺服控制器，使用DSP模块（数字信号处理器）和可编程逻辑芯片模块的异构双核作为运算控制芯片，将伺服控制程序在完全不同类型的芯片同时实现， DSP模块作为默认激活芯片，执行伺服控制、通信和常规安全监测功能，可编程逻辑芯片模块执行与DSP相同的控制逻辑和系统功能，同时监测DSP模块的计算结果，比较DSP模块的计算结果和运行状态。一个独立运行的投票器根据DSP模块和可编程逻辑芯片模块的输出，在两者中选择最终的输出信号。

进一步的，所述的DSP模块的伺服控制软件使用C/C++编程语言实现，所述的可编程逻辑芯片模块使用硬件描述语言（HDL）构建伺服控制的数字逻辑。为保证系统鲁棒性，分别使用软件测试和集成芯片测试的方法，分别验证两种芯片的功能实现。

作为优选，所述的可编程逻辑芯片模块为FPGA模块或CPLD模块。

可编程逻辑芯片模块的产品主要有现场可编程逻辑门阵列（FPGA）和复杂可编程逻辑器件（CPLD），本实用新型使用FPGA模块作为冗余模块，使用复杂可编程逻辑器件（CPLD）的双模冗余方案也是可以的。

本实用新型的有益效果：