本發(fā)明屬于集成電路和微機(jī)電系統(tǒng)，具體涉及一種基于soc的三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、近年集成電路和微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展迅速，高性能、高冗余度、高集成度、質(zhì)量高可靠成為目前軍用伺服系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。目前大部分國(guó)產(chǎn)伺服驅(qū)動(dòng)器采用dsp或arm等核心處理器進(jìn)行運(yùn)算處理，控制系統(tǒng)存在性能瓶頸，難以滿(mǎn)足需求，如數(shù)據(jù)處理，數(shù)學(xué)運(yùn)算，信號(hào)采集和指令執(zhí)行等，往往會(huì)在系統(tǒng)的調(diào)用下分時(shí)復(fù)用處理器，導(dǎo)致系統(tǒng)存在性能瓶頸。此外，傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)多為串聯(lián)系統(tǒng)，難以保證應(yīng)用的可靠性和健壯性，一旦任意一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，將會(huì)造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)甚至人員損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于soc的三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的控制系統(tǒng)存在平靜，性能難以滿(mǎn)足以及傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)多為串聯(lián)，容易引發(fā)故障連鎖現(xiàn)象的技術(shù)問(wèn)題。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種基于soc的三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括：

4、ad電流采集模塊，用于將采集的相電流模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)；

5、soc處理模塊，用于將并行數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和處理輸出電機(jī)控制數(shù)字信號(hào)、輸出電機(jī)控制數(shù)字信號(hào)、實(shí)現(xiàn)通信收發(fā)功能、電機(jī)狀態(tài)信息和故障信息存儲(chǔ)；

6、功率驅(qū)動(dòng)模塊，用于根據(jù)電機(jī)控制信號(hào)控制三相橋的開(kāi)啟和關(guān)斷，從而控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；

7、電源變換模塊，用于將控制電源變換為三路電源，其中一路為soc處理模塊供電，另外兩路為功率驅(qū)動(dòng)模塊供電。

8、所述電源變換模塊包括π型濾波器、pwm控制器和變壓器，電源變換模塊通過(guò)、pwm控制器和變壓器將控制電源轉(zhuǎn)換為隔離的三路電源。

9、電源變換模塊轉(zhuǎn)換的三路電源一路通過(guò)四通道穩(wěn)壓器作用于soc處理模塊，剩余兩路均作用于功率驅(qū)動(dòng)模塊。

10、功率驅(qū)動(dòng)模塊包括數(shù)字隔離器，數(shù)字隔離器一端與soc處理模塊連接，數(shù)字隔離器接收soc處理模塊輸出的電機(jī)控制數(shù)字信號(hào)，并輸出電機(jī)控制模擬信號(hào)。

11、功率驅(qū)動(dòng)模塊還包括有功率驅(qū)動(dòng)器，功率控制器一端與數(shù)字隔離器的另一端連接，功率控制器另一端連接三相橋，功率驅(qū)動(dòng)器接收模擬信號(hào)并輸出三相橋柵極控制信號(hào)，三相橋柵極控制信號(hào)控制三相橋的開(kāi)啟和關(guān)斷。

12、三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括有電源變換模塊，用于將控制電源變換為三路電源，并作用于soc處理模塊和功率驅(qū)動(dòng)模塊。

13、三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共包括有三路功率驅(qū)動(dòng)模塊，三路功率驅(qū)動(dòng)模塊均連接有一個(gè)ad電流采樣模塊。

14、三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括有rs422通信模塊，rs422通信模塊與soc處理模塊連接。

15、一種基于soc的三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)方法，包括以下步驟：

16、步驟一：ad電流采集模塊從電機(jī)采集到a相電流和b相電流，并將兩種相電流轉(zhuǎn)換為并行數(shù)字信號(hào)輸出至soc處理模塊；

17、步驟二：并行數(shù)字信號(hào)在soc處理模塊中經(jīng)過(guò)處理和運(yùn)算后輸出電機(jī)控制數(shù)字信號(hào)，soc處理模塊將電機(jī)控制數(shù)字信號(hào)發(fā)送給功率驅(qū)動(dòng)模塊；

18、步驟三：功率驅(qū)動(dòng)模塊將電機(jī)控制數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)控制信號(hào)，根據(jù)電機(jī)控制信號(hào)控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

19、soc處理模塊輸出的電機(jī)控制數(shù)字信號(hào)為pwm控制信號(hào)，各通道功率驅(qū)動(dòng)模塊分別接收6路pwm控制信號(hào)，用以控制三相橋的關(guān)斷。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

21、本發(fā)明公開(kāi)的一種基于soc的三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)集成ad電流采集模塊與高性能的soc處理模塊，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)、精確地處理電機(jī)的相電流模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為并行數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)，進(jìn)而輸出電機(jī)控制數(shù)字信號(hào)。這種設(shè)計(jì)縮短了信號(hào)處理的延遲，提高了控制算法的執(zhí)行效率，使得電機(jī)的響應(yīng)速度更快，控制精度更高，能夠更好地滿(mǎn)足高性能運(yùn)動(dòng)控制的需求，有效提高了電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

22、進(jìn)一步的，電源變換模塊中采用π型濾波器，有效濾除電源噪聲，保證了電源質(zhì)量，提高了整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力，保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

23、進(jìn)一步的，電源變換模塊的多路電源設(shè)計(jì)，soc處理模塊和功率驅(qū)動(dòng)模塊分別供電，特別是為soc處理模塊提供獨(dú)立且穩(wěn)定的電源，確保了處理器在高負(fù)載下的穩(wěn)定運(yùn)行，優(yōu)化了系統(tǒng)性能。

24、進(jìn)一步的，功率驅(qū)動(dòng)模塊中數(shù)字隔離器的使用，在soc處理模塊與功率驅(qū)動(dòng)模塊之間建立了電氣隔離，防止了高功率部分的噪聲干擾控制電路，增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

25、進(jìn)一步的，soc處理模塊集成了高級(jí)算法處理能力，能夠快速、精確地處理來(lái)自ad電流采集模塊的信號(hào)，輸出電機(jī)控制數(shù)字信號(hào)，提高了控制精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。

26、進(jìn)一步的，soc處理模塊連接有三路通道的功率驅(qū)動(dòng)模塊，每個(gè)通道配備獨(dú)立的功率驅(qū)動(dòng)模塊和ad電流采集模塊，相比于傳統(tǒng)的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，即使某一通道發(fā)生故障，其他通道仍能正常工作，有效避免了故障連鎖效應(yīng)，提高了系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)性，避免了任意一環(huán)節(jié)發(fā)生故障造成連鎖故障的現(xiàn)象。

27、進(jìn)一步的，rs422通信模塊的加入，使得系統(tǒng)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障診斷，快速響應(yīng)并處理問(wèn)題，減少了停機(jī)時(shí)間和維護(hù)成本。

28、進(jìn)一步的，6路pwm控制信號(hào)的設(shè)計(jì)，為每相電機(jī)提供精細(xì)的控制，不僅提升了電機(jī)的控制精度，還增加了系統(tǒng)在不同工況下的適應(yīng)性和靈活性。

技術(shù)特征：

1.一種基于soc的三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于soc的三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述電源變換模塊包括π型濾波器、pwm控制器和變壓器，電源變換模塊通過(guò)π型濾波器、pwm控制器和變壓器將控制電源轉(zhuǎn)換為隔離的三路電源。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于soc的三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，電源變換模塊轉(zhuǎn)換的三路電源一路通過(guò)四通道穩(wěn)壓器作用于soc處理模塊，剩余兩路均作用于功率驅(qū)動(dòng)模塊。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于soc的三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，功率驅(qū)動(dòng)模塊包括數(shù)字隔離器，數(shù)字隔離器一端與soc處理模塊連接，數(shù)字隔離器接收soc處理模塊輸出的電機(jī)控制數(shù)字信號(hào)，并輸出電機(jī)控制模擬信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于soc的三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，功率驅(qū)動(dòng)模塊還包括有功率驅(qū)動(dòng)器，功率控制器一端與數(shù)字隔離器的另一端連接，功率控制器另一端連接三相橋，功率驅(qū)動(dòng)器接收模擬信號(hào)并輸出三相橋柵極控制信號(hào)，三相橋柵極控制信號(hào)控制三相橋的開(kāi)啟和關(guān)斷。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于soc的三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括有電源變換模塊，用于將控制電源變換為三路電源，并作用于soc處理模塊和功率驅(qū)動(dòng)模塊。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于soc的三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共包括有三路功率驅(qū)動(dòng)模塊，三路功率驅(qū)動(dòng)模塊均連接有一個(gè)ad電流采樣模塊。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于soc的三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括有rs422通信模塊，rs422通信模塊與soc處理模塊連接。

9.一種基于soc的三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的一種基于soc的三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于soc的三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，soc處理模塊輸出的電機(jī)控制數(shù)字信號(hào)為pwm控制信號(hào)，各通道功率驅(qū)動(dòng)模塊分別接收6路pwm控制信號(hào)，用以控制三相橋的關(guān)斷。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明主要涉及一種基于SOC的三通道智能電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)方案，屬于集成電路和微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。其技術(shù)特征在于，本發(fā)明包含SOC、AD采集、DDR3存儲(chǔ)器、串行Nor?Flash存儲(chǔ)器、電源轉(zhuǎn)換電路、RS?422通信、信號(hào)隔離、3路功率驅(qū)動(dòng)等功能電路，實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流電機(jī)、永磁同步電機(jī)等不同負(fù)載電機(jī)的伺服控制。本發(fā)明采用“核心SOC+512Mbit?FLASH+8Gbit?DDR3+6通道AD采集+三相功率驅(qū)動(dòng)”的高性能線(xiàn)路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具備多種保護(hù)功能，涵蓋母線(xiàn)欠壓及過(guò)壓保護(hù)、驅(qū)動(dòng)過(guò)流保護(hù)功能，同時(shí)具備故障輸出功能。解決了目前軍用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)智能化、高性能、通用化等應(yīng)用要求的難題，對(duì)于提升伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能指標(biāo)及軍事高可靠場(chǎng)合應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)研發(fā)人員：劉伊倫,楊渭濱,鄭東飛,楊昊澤,肖澤平,吳少華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安微電子技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6