專利名稱：一種基于fpga的高精度多電機控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機控制領(lǐng)域，特別涉及一種高精度多電機控制方法。
背景技術(shù)：
目前廣泛使用的電機控制器大多是基于MCU/DSP設(shè)計的，一些MCU和DSP中配置了電機控制專用指令，接口和外設(shè)，使用較為方便。但是，實際應(yīng)用中仍需要大量外圍邏輯電路擴展其硬件功能，而且一塊控制芯片往往只有一至兩路電機控制接口，在多電機同時控制的場合，系統(tǒng)需要多個控制芯片，這樣控制系統(tǒng)的成本和體積都會增加。另外，MCU和 DSP的外設(shè)是固定的，底層算法不能夠優(yōu)化。FPGA內(nèi)嵌軟核的方案可以解決解決專用芯片外設(shè)和端口受到限制的問題，但是程序串行執(zhí)行的特點決定了軟件功能的增多將會影響到運算的實時性。下面的兩個專利是在中國國家專利網(wǎng)上搜索到的和本專利相似的專利。200610041551. 8基于FPGA的直流電機控制器，提及采用硬件邏輯模塊閉環(huán)控制直流電機的方案。這里具體分析一下上面提及的專利的不足之處
200610041551. 8專利采用傳統(tǒng)的M算法對碼盤信號新型采樣測量電機的速度，本專利對M算法進行了改進，在碼盤物理精度不變得條件下，從算法上提高了碼盤信號的采樣精度，從而降低了硬件成本。200610041551. 8專利提及部分電機控制的功能采用硬件邏輯實現(xiàn)，本專利的電機閉環(huán)控制全部功能均采用硬件邏輯實現(xiàn)，封裝性更好，適用于多電機運動控制場合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以精確測量、實時控制和小型化的多電機控制方法。 該方法可以根據(jù)需要控制電機數(shù)量的多少調(diào)節(jié)電機控制模塊的數(shù)量；根據(jù)電機的種類和特點配置電機控制模塊的參數(shù)；根據(jù)系統(tǒng)附加的功能配置嵌入式CPU的外設(shè)模塊，系統(tǒng)的所有控制功能都會集中在一塊FPGA芯片上實現(xiàn)。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下
本發(fā)明是一種基于FPGA的高精度多電機控制方法，其特征在于，控制系統(tǒng)包括嵌入式 CPU軟核，采用硬件邏輯實現(xiàn)的電機控制模塊，符合avalon總線協(xié)議的連接CPU與電機控制模塊的電機控制外設(shè)驅(qū)動接口。作為一種改進，本發(fā)明所述的嵌入式CPU軟核負責與上位機進行通信，計算每個電機的速度設(shè)定值，并將計算結(jié)果通過電機控制外設(shè)驅(qū)動接口賦值給電機控制模塊；電機控制模塊包括輸入信號濾波子模塊、高精度速度測量子模塊、PI運算子模塊、PWM調(diào)制子模塊、過流保護子模塊和無刷直流電機換相子模塊，電機控制模塊主要負責檢測當前電機的實際速度，并與CPU軟核設(shè)定的速度進行PI運算，根據(jù)計算結(jié)果調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速；輸入信號濾波子模塊負責對霍爾、碼盤、過流等信號進行數(shù)字濾波；高精度速度測量子模塊采用改進M 算法根據(jù)碼盤信號的相位變化計算電機當前的速度；PI運算子模塊將CPU對電機的設(shè)定值和速度測量模塊計算的速度反饋值進行比較和運算，得出驅(qū)動信號的脈寬給定值；PWM調(diào)制子模塊、過流保護子模塊和無刷直流電機換相子模塊根據(jù)所PI運算子模塊計算出的脈寬給定值和由霍爾信號計算出的電機轉(zhuǎn)子位置反饋信號產(chǎn)生相應(yīng)的帶有可編程死區(qū)時間的PWM驅(qū)動信號，由FPGA芯片輸出至功率放大電路，驅(qū)動電機運動；電機控制外設(shè)驅(qū)動接口是負責連接嵌入式CPU軟核與電機驅(qū)動模塊的CPU外設(shè)單元，嵌入式CPU軟核可以通過CPU 外設(shè)驅(qū)動模塊設(shè)置電機控制模塊的設(shè)定值、PI參數(shù)、讀取電機運動狀態(tài)。作為一種改進，本發(fā)明采用改進M算法測量測量電機的轉(zhuǎn)速，改進M算法分為正數(shù)和小數(shù)兩部分在單位采樣時間內(nèi)，計算碼盤A、B信號變化次數(shù)(改進M算法的整數(shù)部分)； 計算A、B信號第一次變化之前的時間與最后一次變化之后的時間，將兩個時間轉(zhuǎn)換成A、B 信號變化次數(shù)(改進M算法的小數(shù)部分)；改進M算法相對于傳統(tǒng)的M算法增加了小數(shù)部分的精度，使得測量出的結(jié)果更接近電機速度的真實值。作為一種改進，本發(fā)明采用基于速度測量改進M算法的硬件邏輯實現(xiàn)，使用邏輯電路實現(xiàn)浮點數(shù)運算的算法既占用FPGA的邏輯資源，又降低執(zhí)行速度，采用將改進M算法計算數(shù)值擴大2~N倍，經(jīng)過閉環(huán)運算后，再將最終結(jié)果縮小至1/2~n。作為一種改進，本發(fā)明基于時間積分的電機過流保護算法，系統(tǒng)不斷檢測電機的過流信號，如果電機過流，則時間寄存器數(shù)值增加；如果電機正常工作，則時間寄存器數(shù)值降低；當時間寄存器數(shù)值高于上限，則電機控制信號關(guān)閉，等待功率電路與電機降溫，這時時間寄存器數(shù)值將下降；當時間寄存器數(shù)值下降到最低值時，電機恢復正常工作。作為一種改進，本發(fā)明基于時間積分的電機過流保護的邏輯模塊，時間寄存器的極限值與每一次檢測過流的遞增與遞減的累加值由系統(tǒng)所采用的MOS管的性能決定。作為一種改進，本發(fā)明的多個電機控制模塊下載到一塊FPGA芯片中，實現(xiàn)對多個電機的并行控制，可控制電機的數(shù)量只受到所選擇的FPGA芯片容量和引腳數(shù)量制約。作為一種改進，本發(fā)明定制專用的Nios II CPU電機控制外設(shè)接口，驅(qū)動電機控制模塊，電機控制外設(shè)接口模塊符合avalon總線協(xié)議，并配有C語言封裝的用戶API，方便用戶使用C語言通過Nios CPU控制電機控制模塊。本發(fā)明具有的有益效果
1.模塊式封裝。用戶程序只要提供電機的速度設(shè)定值和PI參數(shù)，模塊就可以自行工作，不再需要CPU的參與。2.運算速度快。電機控制模塊是硬件邏輯，每個時鐘周期各個子模塊所作的任務(wù)都有嚴格都掌控。3.并行計算。當控制系統(tǒng)需要控制多路電機時，系統(tǒng)可以調(diào)用多個電機控制模塊，每個電機控制模塊都獨立工作，互不影響。電機控制模塊的系統(tǒng)性能穩(wěn)定，具有各種信號保護功能，包括輸入信號濾波功能，過流保護功能，霍爾信號出錯檢測功能，系統(tǒng)嵌入電機控制模塊的數(shù)量受到所選用的FPGA的容量和引腳數(shù)量制約。4.電機控制器小型化。信號調(diào)制、濾波、過流保護、電機換向等功能都在一塊FPGA 上實現(xiàn)，減少外圍電路器件。多路電機控制IP核也可以集成在一塊FPGA上，多個電機控制模塊并行工作，控制系統(tǒng)的實時性得到提高，所有的電機控制邏輯都在一塊FPGA上實現(xiàn)，不需要外圍邏輯電路，大大減少控制器的體積。5.采樣精度提高。改進M算法相對于在單位時間內(nèi)計算整數(shù)個脈沖的傳統(tǒng)M算法，增加了小數(shù)位的采樣精度。碼盤的采樣精度提高，為控制精度的提高提供了有利保障， 基于改進M算法的速度測量模塊測速更準確，有利于在不提高碼盤精度的條件下，提高電機控制精度，節(jié)約硬件成本。6.基于時間積分算法的電機過流保護模塊，既保護電機不被燒毀，又最大程度地增加電機帶載能力。綜上所述，本發(fā)明是一種非常實用、采樣精度高、實時性高的多電機控制解決方案，具有很好的應(yīng)用前景。


圖1是電機控制模塊使用框圖； 圖2是FPGA軟核程序控制流程圖； 圖3是電機控制模塊頂層封裝圖； 圖4是電機控制模塊功能結(jié)構(gòu)圖； 圖5是CPU外設(shè)驅(qū)動模塊；
圖6是改進M算法時序圖； 圖7是改進M算法與M算法采集數(shù)據(jù)對比圖。
具體實施例方式本發(fā)明中，F(xiàn)PGA內(nèi)部的控制系統(tǒng)包括嵌入式CPU軟核和多個電機控制模塊，嵌入式CPU軟核通過電機控制外設(shè)接口與電機控制模塊通信。電機控制模塊負責電機閉環(huán)控制的所有環(huán)節(jié)的工作，閉環(huán)控制的每個環(huán)節(jié)都由相應(yīng)的子模塊負責，子模塊包括輸入信號濾波子模塊、速度測量子模塊、PI運算子模塊、過流保護子模塊、PWM調(diào)制子模塊和無刷直流電機換相子模塊。輸入信號濾波子模塊采用序列檢測方法；速度測量子模塊采用改進M算法；過流保護子模塊采用基于時間積分的過流保護方法。1.嵌入式CPU軟核
嵌入式CPU軟核可以根據(jù)項目的需求添加UART，SPI等通信接口模塊、傳感器數(shù)據(jù)采集接口、AD轉(zhuǎn)換接口、普通PIO接口等。這些外設(shè)都是基于avalon總線與嵌入式CPU軟核進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉藴蕩炷K。電機控制外設(shè)接口是符合avalon總線協(xié)議的、可作為庫模塊的、可嵌入到CPU軟核中的模塊，是專為電機控制模塊設(shè)計的CPU外設(shè)驅(qū)動接口。嵌入式 CPU軟核負責與上位機進行通信，將數(shù)據(jù)包解析，通過電機控制外設(shè)接口對每個電機控制模塊的參數(shù)和目標控制值進行設(shè)定。嵌入式CPU軟核的外設(shè)配置非常靈活，相對傳統(tǒng)的控制器具有更廣泛的適用性。2.電機控制模塊
電機控制模塊是采用硬件邏輯實現(xiàn)對直流電機速度閉環(huán)控制的模塊。模塊內(nèi)部的每個子模塊也是并行工作的，可以實現(xiàn)流水線運算操作，閉環(huán)控制頻率可以極大地得到提高；但是被控對象(電機)具有時滯特性，閉環(huán)控制頻率過高會導致系統(tǒng)的飽和和震蕩，所以電機控制模塊的控制周期必須根據(jù)電機的特性來確定。由于PI運算模塊需要對每次運算結(jié)果進行累加，內(nèi)部的子模塊不宜采用流水線的方式進行運算。本設(shè)計利用一個狀態(tài)機順序使能各個子模塊，讓子模塊間采用串行工作的方式，保證上一次的計算結(jié)果被正確地保存下來，參加下一次的閉環(huán)運算。系統(tǒng)的狀態(tài)機由一個控制周期定時器使能。執(zhí)行一次串行的閉環(huán)運算時間為11個系統(tǒng)時鐘周期。系統(tǒng)嵌入的多個電機控制模塊是并行工作的，各個模塊互不干擾，并行地控制多個電機閉環(huán)運動。因此，控制系統(tǒng)不會因為控制電機數(shù)量的增加而實時性降低。2. 1.輸入信號濾波子模塊
電機的碼盤、霍爾、過流等信號均通過導線和連接器與控制電路板連接，這些信號往往帶有毛刺干擾，需要經(jīng)過信號濾波子模塊，去除雜波干擾，送入決策模塊作為系統(tǒng)的判斷依據(jù)。2.2. 速度測量子模塊
速度測量子模塊用于捕獲電機光電碼盤的兩路脈沖信號，比較二者的相位得出電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向，并通過改進M算法精確計算當前電機的轉(zhuǎn)速。2. 3. PI運算子模塊
PI運算子模塊負責將CPU給出的設(shè)定值與速度測量模塊計算出的電機實際值進行PI 運算，計算出的數(shù)值經(jīng)過限幅、參數(shù)補償之后作為PWM調(diào)制模塊的Duty值。2. 4. PWM調(diào)制子模塊
PWM調(diào)制子模塊的產(chǎn)生的PWM波的頻率可以根據(jù)電機特性不同而調(diào)節(jié)，頻率升高有利于電機的電流斬波平穩(wěn)，而隨著開關(guān)頻率的增加，開關(guān)元器件的損耗功率也會增加。2. 5.過流保護子模塊
過流保護子模塊采用基于時間積分的過流保護方法，能夠?qū)﹄姍C過流狀態(tài)與正常工作狀態(tài)進行時間累積，保證在MOS管不過熱燒毀的情況下，讓電機最大限度地輸出轉(zhuǎn)矩。2.6. 無刷直流電機換相子模塊
無刷直流電機換相子模塊對輸入的電機霍爾信號進行解碼，得到電機位置以驅(qū)動三相直流無刷電機；或?qū)PGA芯片霍爾信號輸入端設(shè)置為固定的數(shù)值，用于驅(qū)動有刷電機。3.電機控制外設(shè)接口。電機控制外設(shè)接口是嵌入到Mos II軟核中的，負責電機控制電機控制模塊，與 Nios II CPU進行通信。外設(shè)模塊符合altera公司專用的avalon總線協(xié)議，與NiosII CPU 之間avalon總線進行通信。本模塊一共有五個寫操作寄存器，一個讀操作寄存器。寫寄存器A 基地址；
寫寄存器B 基地址+1個偏移地址； 寫寄存器set 基地址+2個偏移地址； 寫寄存器Z_0penLoop 基地址+3個偏移地址； 寫寄存器Z_Brushless 基地址+4個偏移地址； 讀寄存器code 基地址。4.高精度電機轉(zhuǎn)速測量改進M算法。傳統(tǒng)M算法計算在單位采樣時間t內(nèi)，兩路碼盤信號變化的次數(shù)M。改進M算法 結(jié)合M算法，在計算t時間內(nèi)，兩路碼盤信號變化的次數(shù)M的基礎(chǔ)上，將第一個脈沖到來前的時間和最后一個脈沖結(jié)束后的時間計算出來，分別與它們上兩個完整的脈沖經(jīng)過的時間相除，作為改進M算法的小數(shù)數(shù)值。改進M算法將M算法舍棄的不是整數(shù)的脈沖個數(shù)以小數(shù)的方式計算出來，增加了在單位采樣時間內(nèi)碼盤采樣的精度，使碼盤采樣計算出的數(shù)據(jù)更能體現(xiàn)出當前電機的轉(zhuǎn)速，為高精度的電機控制提供了高精度的反饋信號基礎(chǔ)。5.基于時間積分的電機過流保護法?；跁r間積分的電機過流模塊檢測電機的過流狀態(tài)，利用MOS管可容忍的過流時間和需要冷卻的時間對MOS進行保護。電流信號為高電平代表電機處于過流狀態(tài)，為低電平代表電機處于正常工作狀態(tài)。系統(tǒng)不斷檢測電機的過流信號，如果電機過流，則時間寄存器數(shù)值增加；如果電機正常工作，則時間寄存器數(shù)值降低。當時間寄存器數(shù)值高于上限，則電機控制信號關(guān)閉，等待功率電路與電機降溫，這時時間寄存器數(shù)值將下降；當時間寄存器數(shù)值下降到最低值時，電機恢復正常工作。以下結(jié)合附圖，通過具體實施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。系統(tǒng)根據(jù)控制電機的數(shù)量選擇合適的FPGA控制器。單個電機控制模塊需要11個時鐘控制周期，所以電機控制模塊的控制頻率受到FPGA的時鐘頻率限制；每控制一個帶有霍爾傳感器的無刷電機需要2個碼盤引腳、3個霍爾信號引腳、1個過流信號引腳、6個電機驅(qū)動引腳，共計11個引腳；每控制一個有刷電機需要2個碼盤引腳、4個電機驅(qū)動引腳；每個電機控制模塊占用2. 5萬個邏輯門。因此，系統(tǒng)要根據(jù)控制電機的數(shù)量選擇合適容量和引腳數(shù)的FPGA。圖1為電機控制模塊使用框圖，系統(tǒng)包括一個軟核控制器和N個電機控制模塊，N 為需要控制的電機數(shù)量。軟核控制器負責將各個電機控制模塊初始化、與上位機進行通信、將指令分解，發(fā)送到各個電機控制模塊上。FPGA軟核的程序控制流程圖如圖2所示圖1是FPGA軟核程序控制流程圖；程序開始運行時，初始化寄存器，設(shè)定通信、傳感器等外設(shè)參數(shù)，設(shè)定電機控制模塊PI調(diào)節(jié)參數(shù)、被控電機類型，然后實時地與上位機進行通信，根據(jù)上位機的指令更新每個電機的目標設(shè)定值。軟核控制器可以由用戶自行設(shè)定控制器外設(shè)，包括標準的UART、PIO、TIMER、RAM 等，和由用戶或第三方開發(fā)者實現(xiàn)的專用外設(shè)。電機控制外設(shè)接口模塊專門為電機控制模塊設(shè)計。圖5是CPU外設(shè)驅(qū)動模塊，為外設(shè)接口模塊通過SOPC程序嵌入到Nios II CPU中的封裝圖。模塊中的 clk,rst_n, wr_n, rd_n, readdata, writedata 等信號通過 avalon 總線與CPU連接；A，B, set為輸出信號，為電機控制模塊提供參數(shù)和設(shè)定值；Code為輸入信號，向CPU提供電機當前的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)。圖3是電機控制模塊的頂層封裝圖。每個端口的含義是 clock_in:時鐘信號輸入，連接系統(tǒng)時鐘
reset_n:復位信號輸入，連接系統(tǒng)復位信號，低有效，電平為低時，模塊復位。SA_inl 無刷電機霍爾信號A相輸入 SB_in2 無刷電機霍爾信號B相輸入 SC_in3 無刷電機霍爾信號C相輸入
overcurrent:過流信號輸入，高有效，電平為高時，延時一定時間后將AT，BT, CT, AB,BB, CB電機驅(qū)動信號關(guān)閉。SigA:碼盤信號A相輸入 SigB:碼盤信號B相輸入
Set [31.. 0]:速度設(shè)定值輸入 A [31. · 0] :PI調(diào)節(jié)器參數(shù)(Kp+Ki)輸入 Β[31··0]:ΡΙ調(diào)節(jié)器參數(shù)(Kp)輸入
Is_Brushless:電機參數(shù)設(shè)置輸入，電平為低，為有刷電機；電平為高，為無刷電機。Hull_fault:霍爾信號順序錯誤的輸出指示信號 AT: A相電機驅(qū)動上橋信號輸出
BT: B相電機驅(qū)動上橋信號輸出 CT: C相電機驅(qū)動上橋信號輸出 AB: A相電機驅(qū)動下橋信號輸出 BB:B相電機驅(qū)動下橋信號輸出 CB: C相電機驅(qū)動下橋信號輸出 code [31.. 0]碼盤反饋信號輸出。圖4為電機控制控制模塊的功能結(jié)構(gòu)圖。電機控制模塊包括輸入信號濾波子模塊，速度測量子模塊，PI運算子模塊，PWM調(diào)制子模塊和無刷直流電機換相子模塊；每個功能模塊獨立封裝，各個模塊均有使能信號，各個模塊由一個系統(tǒng)狀態(tài)機按照邏輯順序使能。輸入信號濾波子模塊采用信號序列檢測方法，每個時鐘周期均對輸入信號進行一次采樣，將本次采樣結(jié)果與上一次采樣結(jié)果進行比較，如果相等，則將采樣計數(shù)器自加1，否則將采樣計數(shù)器清0。如果采樣計數(shù)器累加到N，說明連續(xù)N次采樣數(shù)值均保持一致，則設(shè)定這個采樣數(shù)值有效，送入后級單元進行處理。速度測量子模塊采用改進M算法實現(xiàn)，改進M算法時序如圖6所示，圖1是改進M 算法時序圖，A, B為碼盤正交輸入信號；t為單位采樣時間；Tl時刻為t的起始時刻；T2為 t的終止時刻；tl為從Tl時刻開始到A，B路信號第一次變化的時間；t2為從A，B路信號最后一次變化到T2時刻的時間；t3為Tl時刻之前A，B路信號兩次變化的時間；t4為T2時刻之前A，B路信號兩次變化的時間。則改進M算法計算出的碼盤采樣數(shù)值為
PI運算子模塊采用增量式PI算法，根據(jù)當前電機控制模塊的設(shè)定值與改進M算法測量出的電機當前的轉(zhuǎn)速的誤差與上一次計算的誤差計算出控制偏差值Δ。為了減少運算步驟，PI運算公式的Kp，Ki參數(shù)被合并到一起。程序?qū)﹄姍C控制模塊進行參數(shù)設(shè)置時，設(shè)置的也是A和B的參數(shù)。這樣做的目的是確保Δ計算過程在一個周期內(nèi)完成。
PI運算的公式為
權(quán)利要求
1.一種基于FPGA的高精度多電機控制方法，其特征在于，控制系統(tǒng)包括嵌入式CPU軟核，采用硬件邏輯實現(xiàn)的電機控制模塊，符合avalon總線協(xié)議的連接CPU與電機控制模塊的電機控制外設(shè)驅(qū)動接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多電機控制方法，其特征在于，所述的嵌入式CPU軟核負責與上位機進行通信，計算每個電機的速度設(shè)定值，并將計算結(jié)果通過電機控制外設(shè)驅(qū)動接口賦值給電機控制模塊；所述的電機控制模塊包括輸入信號濾波子模塊、高精度速度測量子模塊、PI運算子模塊、PWM調(diào)制子模塊、過流保護子模塊和無刷直流電機換相子模塊，所述的電機控制模塊主要負責檢測當前電機的實際速度，并與CPU軟核設(shè)定的速度進行PI運算，根據(jù)計算結(jié)果調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速；所述的輸入信號濾波子模塊負責對霍爾、碼盤、過流等信號進行數(shù)字濾波；高精度速度測量子模塊采用改進M算法根據(jù)碼盤信號的相位變化計算電機當前的速度；PI運算子模塊將CPU對電機的設(shè)定值和速度測量模塊計算的速度反饋值進行比較和運算，得出驅(qū)動信號的脈寬給定值；PWM調(diào)制子模塊、過流保護子模塊和無刷直流電機換相子模塊根據(jù)所PI運算子模塊計算出的脈寬給定值和由霍爾信號計算出的電機轉(zhuǎn)子位置反饋信號產(chǎn)生相應(yīng)的帶有可編程死區(qū)時間的PWM驅(qū)動信號，由FPGA芯片輸出至功率放大電路，驅(qū)動電機運動；所述的電機控制外設(shè)驅(qū)動接口是負責連接嵌入式CPU軟核與電機驅(qū)動模塊的CPU外設(shè)單元，所述的嵌入式CPU軟核可以通過CPU外設(shè)驅(qū)動模塊設(shè)置電機控制模塊的設(shè)定值、PI參數(shù)、讀取電機運動狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的多電機控制方法，其特征在于，采用改進M算法測量測量電機的轉(zhuǎn)速，改進M算法算法分為正數(shù)和小數(shù)兩部分在單位采樣時間內(nèi)，計算碼盤A、B信號變化次數(shù)(改進M算法的整數(shù)部分)；計算A、B信號第一次變化之前的時間與最后一次變化之后的時間，將兩個時間轉(zhuǎn)換成A、B信號變化次數(shù)(改進M算法的小數(shù)部分);改進M算法相對于傳統(tǒng)的M算法增加了小數(shù)部分的精度，使得測量出的結(jié)果更接近電機速度的真實值。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的多電機控制方法，其特征在于，基于速度測量改進M算法的硬件邏輯實現(xiàn)，使用邏輯電路實現(xiàn)浮點數(shù)運算的算法既占用FPGA的邏輯資源，又降低執(zhí)行速度， 采用將改進M算法計算數(shù)值擴大2~N倍，經(jīng)過閉環(huán)運算后，再將最終結(jié)果縮小至1/2~n。
5.根據(jù)權(quán)利1所述的多電機控制方法，其特征在于，基于時間積分的電機過流保護算法，系統(tǒng)不斷檢測電機的過流信號，如果電機過流，則時間寄存器數(shù)值增加；如果電機正常工作，則時間寄存器數(shù)值降低；當時間寄存器數(shù)值高于上限，則電機控制信號關(guān)閉，等待功率電路與電機降溫，這時時間寄存器數(shù)值將下降；當時間寄存器數(shù)值下降到最低值時，電機恢復正常工作。
6.根據(jù)權(quán)利1所述的多電機控制方法，其特征在于，基于時間積分的電機過流保護的邏輯模塊，時間寄存器的極限值與每一次檢測過流的遞增與遞減的累加值由系統(tǒng)所采用的 MOS管的性能決定。
7.根據(jù)權(quán)利1所述的多電機控制方法，其特征在于，所述的多個電機控制模塊下載到一塊FPGA芯片中，實現(xiàn)對多個電機的并行控制，可控制電機的數(shù)量只受到所選擇的FPGA芯片容量和引腳數(shù)量制約。
8.根據(jù)權(quán)利1所述的多電機控制方法，其特征在于，定制專用的MosII CPU電機控制外設(shè)接口，驅(qū)動電機控制模塊，電機控制外設(shè)接口模塊符合avalon總線協(xié)議，并配有C語言封裝的用戶API，方便用戶使用C語言通過Nios CPU控制電機控制模塊。
全文摘要
本發(fā)明屬于電機控制領(lǐng)域，特別涉及一種高精度多電機控制方法，本發(fā)明是一種基于FPGA的高精度多電機控制方法,控制系統(tǒng)包括嵌入式CPU軟核，采用硬件邏輯實現(xiàn)的電機控制模塊，符合avalon總線協(xié)議的連接CPU與電機控制模塊的電機控制外設(shè)驅(qū)動接口。本發(fā)明提供一種可以精確測量、實時控制和小型化的多電機控制方法，該方法可以根據(jù)需要控制電機數(shù)量的多少調(diào)節(jié)電機控制模塊的數(shù)量；根據(jù)電機的種類和特點配置電機控制模塊的參數(shù)；根據(jù)系統(tǒng)附加的功能配置嵌入式CPU的外設(shè)模塊，系統(tǒng)的所有控制功能都會集中在一塊FPGA芯片上實現(xiàn)。
文檔編號H02P6/04GK102291062SQ201110242060
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者馮源, 吳永海, 毛翊超, 熊蓉, 馬月 申請人:浙江大學