CN101017366A - 双电机冗余控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力电子应用技术领域，其特征在于：它采用了基于高性能DSP芯片的数字信号处理系统和基于智能功率模块的变流系统，利用SCI接口与PC机通信，通过双口RAM接口与其他嵌入式系统进行数据通信；它嵌入了高精度的直线位移传感器控制系统检测直线位移；它应用了交流电机位置闭环下的矢量控制策略；它应用了双电机双控制系统模式，通过双机通信检测系统运行状态，通过电流和通信故障的诊断，实现在故障状态下由双机运行模式切换到单击运行模式，实现了冗余控制；它实现了系统的集成装配。这套系统具有电机控制功能强，通信功能丰富、扩展性强、可靠性高等优点。

Description

双电机冗余控制系统

技术领域  本发明主要涉及在复杂条件下，设计一种具有冗余的双电机控制系统，满足高性能电气传动中对于故障条件下仍然可靠运行的要求，属于电力电子与电机控制系统的应用领域。

背景技术  现代复杂条件下的运动控制系统中，如何提高系统的可靠性，即保证在故障情况下仍然能够维持系统工作是一个很重要的问题。增加系统的冗余性是提高系统可靠性的一个主要方法，即在运动控制系统中设置两台电机作为驱动电机，实现位置伺服控制，当检测到一台电机出现故障时，将系统切换到单机运行模式，实现可靠性的提高。增加了冗余的双电机控制系统即是为了实现这种功能设计的，它的硬件结构核心是电机的电力电子变换器和DSP控制系统，而软件结构的核心是电机的控制算法。双电机冗余控制系统是集成了电机—电力电子—控制—通信的一个复杂系统。

双电机冗余控制系统的技术难点是：如何判断和仲裁故障，并在故障情况下保证系统的正常运行，如何实现双电机系统的通信和系统功能扩展。

双电机控制系统一般应用在比较复杂的环境中，可能出现的故障需要检测和判断，为了实现这些功能，需要在控制系统设置相应的信号采集功能并且设计故障判断算法。故障出现后，需要设计功能切换算法。为了保证双电机控制系统的故障检测和功能切换，需要在独立电力控制系统之间设计相关的通信功能。为了实现更加复杂的算法，需要设计控制系统与高一级嵌入式系统的通信接口。

国外在双电机冗余控制系统的研究上已经取得了一些成果，并将其应用在飞行器控制等领域。国内这方面还处于起步阶段，控制系统的运算能力和通信能力都比较弱，而且主要用于控制无刷直流电机等特定的电机，难以实现通用化的控制，在冗余性算法的设计上需要改进。设计具有比较强的运算能力，集成了丰富的通信功能并且能够适用于多种电机的双电机冗余控制系统的设计具有重要的意义。

发明内容  本发明致力于设计一种具有较强的运算和信号处理能力、集成了丰富的通信接口功能、能够实现双电机控制系统之间多种通信和故障检测功能并且能够在故障状态下实现双机运行状态向单机运行状态的双电机冗余控制系统。

该系统实现了电力电子和电机控制系统的集成，并且能够适用于不同类型的交流电机位置伺服控制。

本发明的特征在于：含有控制主从模式下两个电机的主电路、控制电路、通信电路、差动变压器LVDT及其控制与信号处理电路各两套，三套开关电源以及一个直流电源DC，其中：

(1).开关电源，其中两套分别供应主电路和控制电路，一套供应所述电机的制动器；

(2).控制电路，含有一个主控制DSP芯片、通信用CPLD1和PWM输出控制和保护用的CPLD2、一个电压电流模拟信号调理与隔离电路、一个转子编码器位置检测信号的光电隔离电路以及电源转换电路，其中：

(2.1).CPLD1，通过不同的接口方式与下述各模块相连：

外部扩展用256KRAM芯片CY7C1041CV33，

USB通信模块CY7C68001，控制USB接口，

DA转换输出模块DAC7724，模拟输出用，

CAN通信模块SN65HVD230，与相对应的另一个控制电路通信用，

SPI通信接口，与对应的控制电路通信，

SCI通信模块MAX3160，通过RS232或者RS485方式与上位计算机通信，

McBsp接口，作为预留通信接口，

双口RAM接口，与对应的基于浮点DSP芯片TMS320C6701的通信电路板通信；

(2.2).CPLD2，设有保护信号输入端口以及工作状态指示、PWM信号输入与输出端口、I/O接口、继电器各输入输出信号的端口；

(2.3).主控制DSP芯片TMS320F2812，设有

看门狗信号输出接口，

JTAG仿真用互联接口，

EMIF接口，与CPLD1以及其控制的外部扩展RAM、双口RAM互联，

接口SPI，SCI，eCAN、McBsp分别与CPLD1相应接口互联，

通用I/O端口向所连CPLD2相应的I/O端口收发信号，

PWM输出接口，向所连CPLD2输出PWM信号，

外部中断端口，接收主电路通过光电隔离通过CPLD2发出的中断信号；

电源转换端口；

DSP设置主—从式冗余控制软件，实现对系统的双机冗余控制，通过双控制电路之间的通信判断系统工作状态，正常状态下从机跟随主机运行，为主机运行模式，判断故障出现后，主机实现制动，系统按从机模式运行；

(2.4).光电隔离电路，输入输出编码器位置检测信号，向DSP的QEP接口输出该检测信号；

(2.5).电压电流模拟信号调理与隔离电路，向该主控制器输入模拟信号，该电路采用运放实现电压跟随与比例调节；

(3).差动变压器LVDT1和LVDT2作为直线位移传感器来控制所述电机带动直线传动系统，用芯片AD598实现对直线位移传感器LVDT的控制，输出信号通过模拟信号调理与隔离电路输入DSP的AD输入接口；

(4).主电路，用智能功率模块PS21255作为主变流器，集中了三相逆变桥以及每个开关管的驱动和过流保护电路，所述的直流电压DC经过滤波器后输入该主电路，该主电路向所述电机发出三相PWM电压，该主电路的三相电流和直流母线电压电流信号经过霍尔传感器转换为模拟信号输出给控制电路；

该主电路从控制电路接收应用了位置闭环下矢量控制策略的PWM信号实现三相逆变，反馈位置由LVDT测量得到或者通过光电编码器计算得到。

本发明具有：电机控制功能强、通信功能丰富、扩展性好和可靠性高的优点。

附图说明：

1、双电机冗余控制系统总体结构

系统包括了电源模块，两套主电路板，两块控制电路板，并且可以通过双口RAM接口与两块包含了光纤接口的高级嵌入式系统连接。电源模块为电路板供电，DC主电输入主电路板，在控制电路板输入的PWM信号驱动下逆变为三相交流电输出。LVDT和编码器检测得到的位置信号以及主电路采样得到的电压电流信号输入控制电路板。

2、控制电路板结构与功能分布

包括了核心的DSP芯片TMS320F2812，外部RAM，电源模块，看门狗复位模块，控制通信的CPLD1以及主要的通信模块，控制PWM和保护的CPLD2以及PWM输出模块。

3、电压电流转换与采样电路

4、LVDT的原理图

LVDT实际上是一个差动变压器，位移反映在拉杆(金属芯)上。原边通过AD598芯片产生高频激励电压激励变压器原边，变压器副边中点接地，而两端的电压VA和VB由金属芯在LVDT内不同的位置决定。VA和VB输入AD598后，经过运算 $\frac{\mathrm{VA}-\mathrm{VB}}{\mathrm{VA}+\mathrm{VB}},$ 转换为直流量，并滤波放大后输出，如果副边正弦波形正弦度良好，此时的输出量与拉杆位置成线性关系。

5、LVDT的控制与信号处理电路

6、位置闭环下交流电机矢量控制框图，参考位置由上位机发出或者双口RAM采集，反馈位置由LVDT得到或者由编码器信号计算得到。

7、双电机冗余控制系统通信软件结构，上位机通过串口与控制电路通信，主电路板通过SPI向从电路板发送参考速度指令，两板之间通过eCAN通信。

8、PC机串口通信程序界面

9、DSP从双口RAM读取(左)和发送(右)数据的流程图

10、系统集成后的对外接口

11、直线位置伺服下冗余性检测的试验结果

具体实施方式：

双电机冗余控制系统的特点是能够实现快速和准确的动态响应以及故障条件下的运行保证；同时能够实现比较复杂的通信和控制功能。

双电机冗余控制模块实现两台电机的运动控制算法，并实现主电路变流，同时可以实现与PC机的串口通信和通过PMC接口与光纤的通信功能。

双电机冗余控制系统设有开关电源模块，控制电路板，通信电路板，主电路板。

其中开关电源模块设有：

一路二极管整流输入模块，将220V交流电整流后为开关电源供电三个开关电源，其中两个开关电源为两套电路系统(控制电路，主电路等)供电，一个开关电源为电机制动器供电

其中控制电路板设有：

电源转换模块，看门狗复位模块，一块高性能定点DSP芯片TMS320F2812，作为主控制芯片，主频150MHz，通过6路PWM输出实现电机控制算法。两块EPM7128AE型CPLD芯片，其中CPLD1控制通信功能(包括双口RAM，DA，SCI，SPI，eCAN，USB等)，CPLD2控制PWM发生和保护功能(包括过流和过温故障保护)，一块外部SRAM，256K，作为程序存储空间。电机电压电流模拟量处理与AD采样模块，电机转子位置编码器信号处理模块，LVDT的驱动与信号处理模块，实现对直线位移传感器的电驱动和信号处理，作动器限位与制动模块。

其中主电路设有：

智能功率模块(IPM)PS21255作为主变流器，它将三相逆变桥及每个开关管的驱动电路和过流保护电路集成在一块功率模块中。

三路LEM电流传感器，采样A、B相电流和直流母线电流，一路LEM电压传感器，采样母线电压，6路PWM输入和故障信号输出接口。

系统的软件实现位置闭环控制下的交流电机矢量控制功能，并通过双控制电路之间的通信，实现冗余控制策略。

以永磁同步电机为控制对象介绍位置闭环下的交流电机矢量控制程序实现：

控制系统的位置伺服指令由上位机给定，也可以由双口RAM读取光纤传送过来的参考信号值。参考位置信号与实际位置进行比较，经过PID调节器计算得到速度参考信号，此信号与编码器传回的实际速度信号比较，经过速度闭环的PID调节器得到能够产生力矩的q轴方向参考电流，d轴电流由程序预先设定，实际的电流信号由电流检测函数得到，通过PARK变换转换到d、q坐标下，两个方向的电流经过电流环的PI参数得到电压信号。电压矢量经过反PARK变换转换到静止坐标后经过SVPWM发生函数将得到不同的电压矢量，即旋转的矢量，从而使电力电子器件的桥臂交替工作，产生有效的三相PWM信号供给电机，使电机旋转。矢量控制下的同步磁阻永磁电机可以得到快速的动态响应和较准确的位置跟踪效果。

对于直线位置控制，反馈的实际位置信号由LVDT得到，对于电机旋转位置控制，位置反馈信号可以由编码器信号计算得到。反馈的速度信号由编码器信号计算得到。系统采用的PID控制方法是常数调节。

电机控制程序包含了对模拟采样量的滤波功能，消除了模拟采样量的直流偏置等误差。滤波采用IIR低通数字滤波器，滤波器系数由MATLAB计算得到，赋值给程序中的滤波器参数变量，调用TI公司CCS仿真环境下的的滤波器头文件filter.h，实现对模拟采样量的滤波。

SCI通信程序实现PC机与控制板的通信，SPI和eCAN通信程序实现双控制板之间的通信功能。这些通信程序都包含了误差校验功能，如果通信出现错误，相关的故障标志被置位。双口RAM通信程序实现了系统与其他嵌入式系统的数据交换功能。

电机控制程序中包含了缺相故障检测，过流故障检测与处理功能。

系统的冗余控制实际上是实现对故障的诊断和处理，首先判断故障类型，是电机故障，还是通讯故障，还是控制程序故障，这些故障都会通过一个特定的标志位表征出来；进而进行相应的中断处理，最一般的处理是将故障机制动，另一台电机作为主要驱动电机继续运行，维持系统的正常状态，同时应该适当的修改单机运行所需的控制参数，使系统依然能够保证有高速的响应。本文设计的双电机冗余控制系统是不可修系统，即当系统的元部件故障时，不对它进行任何修理或更换，主要指在工作时发生的不可能及时修理而不是指技术上不可修理的故障。因此，系统满足“故障—工作/安全”的冗余要求，一般只有在执行一次任务后，才能系统地修复故障。

双电机冗余通信软件将两套电机控制系统设置为主机和从机。正常情况下，主机通过SPI向从机发送参考速度指令，从机通过接收到的主机的参考速度后按照这个速度运行。双机按照相同的设定参考值运行，实现双机工作模式。同时两块控制板通过eCAN发送各自的运行状态给对方，检验运行模式是否相同。如果通信故障出现或者eCAN检验双机运行状态出现错误，立刻制动主机，从机按照自己设置的参考值运行，系统切换到单机运行状态。如果主机或者从机出现过流或者缺相故障，立刻制动该电机，另外一个电机按照设定状态运行。这样就实现了冗余控制。

对于异步电机和同步磁阻电机，矢量控制的策略与之类似，需要修改的是参数的设置。同时硬件系统还可以实现位置闭环和速度闭环下的直接转矩控制算法，需要修改的是，软件中需要增加磁链积分计算模块和转矩计算模块，SVPWM模块由实现直接转矩控制的方式实现。

由于系统预留了双口RAM接口，能够与嵌入了高一级浮点DSP的系统实现连接和数据交换，因此控制算法可以在浮点DSP中实现。

本发明结合了电力电子变换技术、现代电机控制理论和数字信号处理技术、通信和电子技术以及系统集成技术，设计了一种具有较强的运算和信号处理能力、集成了丰富的通信功能，能够实现电机快速动态响应和准确位置控制的双电机冗余控制系统。这种系统能够在故障条件下实现双机运行模式向单击运行模式的切换，并且可以控制不同类型的电机。这种系统能够适用于高性能高可靠性要求的运动控制系统，如航空航天，电动交通工具和工业伺服系统中。

1.以图1、图2、图3、图4和图5说明系统的电气硬件设计方式

主电路板采用两层PCB，智能功率模块(IPM)PS21255作为主变流器，其上通过硅胶连接散热片。6路输入PWM通过光耦隔离后输入IPM模块的6路PWM输入，直流母线输入通过100uF电容滤波后，经过电压传感器和电流传感器1输入IPM模块，三相输出中，A、B两相通过电流传感器2、3输出给端子，C相直接输出给端子。采样的模拟量通过端子输出。故障信号输出接口，通知控制电路板过流故障。

控制电路板采用4层PCB，其中表层与底层为元件层和布线层，中间层1为电源层，采用分布电源方式设置+3.3V，+1.9V，+5V，+15V和-15V五种电平，中间层2为地层，设置有数字地和模拟地。

如图2所示，控制电路板设置有：

一块高性能定点DSP芯片TMS320F2812，作为主控制芯片，主频150MHz，通过6路PWM输出实现电机控制算法。

两块EPM7128AE型CPLD芯片，其中CPLD1控制通信功能，包括USB控制芯片CY7C68001和双口RAM芯片IDT70V24的片选信号，SCI控制芯片MAX3160等的控制信号；CPLD2控制PWM发生和保护功能，包括保护信号输入和从DSP输出的PWM信号输入后的逻辑处理，即保护信号在CPLD内部与PWM信号相与后封锁脉冲，同时实现制动功能。

一块外部SRAM，256K，作为程序存储空间，片选由CPLD1提供。

电源转换模块，通过TPS75733芯片实现+5V～+3.3V转换，通过TPS76801实现+3.3V～+1.9V转换。

电机电压电流模拟量处理与AD采样模块，采用一级运放电压跟随一级运放比例调节的模式，将模拟输入量转换为0～3V信号输入AD，参考电压由稳压电路通过电位器输出。

电机转子位置编码器信号处理模块，由编码器输入的三路信号通过光耦隔离后，输出给DSP的CAP引脚。

过流、过温保护模块，主电路过流信号通过光耦隔离后，通过CPLD2输入给DSP的PDPINT管腿，实现封脉冲功能。过温故障信号通过电压比较器与参考电压比较后输入CPLD2，在CPLD2内进行故障判断，封锁脉冲。

通信用双口RAM接口，44管腿双排针。提供12位地址线和16位数据线的通信接口，并且通过CPLD1设置了IDT70V24双口RAM的控制信号，能够与嵌入了更高一级浮点DSP芯片TMS320C6701的通信电路板实现连接和数据交换，为实现复杂算法的浮点运算和光纤通讯提供了硬件平台。

USB通信模块，由CY7C68001芯片控制USB接口。

DA转换输出模块，由DAC7724芯片控制DA输出。

CAN通信模块，由SN65HVD230芯片控制，实现双控制电路板之间的通信。

SPI通信模块，实现主电路板向从电路板发送信息。

SCI通信模块，由MAX3160芯片控制，可以通过CPLD1选择RS232或者RS485模式。实现PC机与控制电路板之间的通信。

McBsp通信模块，预留接口。

LVDT的驱动与信号处理模块，由AD598芯片控制，实现对直线位移传感器的电驱动和信号处理。AD598产生LVDT的激励电压并采集LVDT的输出电压，通过内部信号处理后输入运放电压跟随器，再通过比例电路转换后输入AD转换接口。

直线运动限位与制动模块，核心电路为继电器SN75451BD，限位开关信号输入CPLD2后进行判断，输出继电器闭合信号，导通制动绕组实现电机制动。

2.以图6、图7、图8和图9说明系统的软件设计

图6所示的位置闭环下的矢量控制原理已经在“发明内容”中介绍。代码编写采用的是CCS3.1环境下的C语言编写，主程序实现初始化和开中断，由定时器中断程序实现模拟采样转换和事件管理器输出。

具体的程序实现如下：

(1)系统初始化

(2)读取上位机传送的参考值(位置参考值，d轴电流参考值，调节器参数等)

(3)Ia，Ib，Vdc和LVDT信号采样进入ADC采样通道后，调用AD采样子程序f281xileg_vdc_pems.c，赋值给对应变量。

(4)QEP信号进入DSP后，调用QEP计算函数F281X_EV1_QEP，得到转子位置。

(5)调用速度计算程序，由转子位置计算得到转速反馈值

(6)将参考位置与反馈位置输入位置调节结构体，调用位置PI调节子程序，得到转速参考值

(7)转速反馈值与转速参考值输入速度调节器结构体，调用速度PI子程序，得到iq参考值

(8)Ia，Ib输入Clarke变换模块，计算得到I_alpha，I_beta

(9)I_alpha，I_beta和转子位置输入Park变换模块，计算得到id，iq的反馈值

(10)Id的反馈值与参考值输入d轴电流调节器模块，Iq的反馈值与参考值输入q轴电流调节器模块，得到Ud，Uq的参考值

(11)Ud，Uq和转子位置输入Park逆变换模块得到U_alpha，U_beta参考值

(12)U_alpha，U_beta参考值输入SVPWM模块，生成6路PWM信号输出

图7所示为双电机冗余系统通信程序流程，SCI实现DSP与PC机之间的通信，SCI数据传输和交换的协议设定为：数据流是以“7E”为第一个字节的一帧数据，如果接收方检测到的第一个数据不是7E，则不是正确数据，不对其进行接收。SPI实现主机向从机发送指令，SPI数据传输和交换的协议设定为：数据流是以0x8000为第一个16位长度的字为起始字节的一帧数据，如果接收方检测到的第一个数据不是0x8000，则不是正确数据，不对其进行接收。主机SPI程序为发送程序，从机为接收程序。CAN发送程序一般采用查询方式：在写入邮箱数据传递内容后，将整个邮箱作为一个数据帧发送，发送期间对总线监听应答位，收到应答位则说明数据帧已经顺利发出，对相应寄存器复位后就可以进行下一步操作。另外SPI和eCAN通信程序中还包含校验和，如果计算的校验和不等于传送过来的校验和，表明通信出现故障。三种通信方式都是在EVA中断中实现的。

串口程序由VC++语言编写，如图8所示，通过PC界面设置运行模式(速度/位置)，参考位置(正弦、脉动或者定值)，参考速度，PID参数，显示采集的电机运行参数。

电机控制程序中包含了缺相故障检测，过流故障检测与处理功能，采用的算法是，如果电流值进入了某个错误区域，如[-0.01，0.01]或大于3倍额定电流，错误计数器开始计数，如果采样值离开此区域，错误计数器复位为0，如果计数器累加到一定值，表示电流在错误值域保持了一段时间，可以判断处于缺相或者过流状态，错误标志位置位。

电机控制程序中包含了缺相故障检测，过流故障检测与处理功能，采用的算法是，如果电流值进入了某个错误区域，如[-0.01，0.01]或大于3倍额定电流，错误计数器开始计数，如果采样值离开此区域，错误计数器复位为0，如果计数器累加到一定值，表示电流在错误值域保持了一段时间，可以判断处于缺相或者过流状态，错误标志位置位。

根据以上叙述的通信故障判断方式和过流、缺相故障判断方式，一旦判断系统出现对应的故障，即按照以上所叙述的冗余切换算法切换系统状态。

如图9所示，根据IDT70V24型双口RAM的特点设计了TMS320F2812通过双口RAM与对方DSP的通信程序。读取双口RAM数据的过程是：首先开中断，当对方DSP发送中断信号时，查询信号量，如果获得信号量，将双口RAM里的数据读入相应的变量中，然后释放信号量，清中断。向双口RAM发送数据的过程是：首先查询是否获得信号量，如果获得信号量，将数据写入双口RAM，之后释放信号量并向双口RAM发送中断。之后查询中断是否被清除，如果未被清除继续等待，如果已经被清除，表面对方已经将数据取走，返回初始状态准备发送下一批数据。

3.以图1、图10说明系统集成方法。

图1所示双电机冗余控制系统的结构，在集成装配时，系统中设置三个开关电源，两个分别为两个电机的控制系统供电，另外一个为两个制动器供电。主电路的270V直流供电由外部交流整流后输入。系统与外部的接口包括：两个光纤输入通道，一套9芯限位开关—制动器航空插头(与传动箱连接)，一套7芯电机绕组航空插头(集成两台电机的三相绕组)，一套12芯LVDT航空插头(集成两个LVDT的接线)，两套编码器航空插头(集成两个电机编码器接线)，控制电源250VDC输入航空插头，主电直流输入航空插头。

图10所示的是双电机冗余控制系统集成后的对外接口：

1，2-光纤走线；3-制动器航空插头；4-电机绕组航空插头；5-LVDT航空插头6，7-编码器航空插头(7芯)；8-控制电源250V直流输入(小3芯航空插头)9-主电DC输入(大3芯航空插头)；10-控制电源开关；11-主电开关

4.图11为采用新型同步磁阻永磁电机带动电动作动器作为控制对象下的双电机控制系统故障切换试验结果。故障之前，系统按照标么幅值0.1的正弦参考位置以1Hz做直线运动，故障出现后，主机立即制动，速度为0，系统按照从机原先设定的幅值0.05的正弦参考位置以0.5Hz做直线运动，故障解除后，系统恢复为原先的运行状态。

Claims (1)

1.双电机冗余控制系统，其特征在于：含有控制主从模式下两个电机的主电路、控制电路、通信电路、差动变压器LVDT及其控制与信号处理电路各两套，三套开关电源以及一个直流电源DC，其中：

(1).开关电源，其中两套分别供应主电路和控制电路，一套供应所述电机的制动器；

(2).控制电路，含有一个主控制DSP芯片、通信用CPLD1和PWM输出控制和保护用的CPLD2、一个电压电流模拟信号调理与隔离电路、一个转子编码器位置检测信号的光电隔离电路以及电源转换电路，其中：

(2.1).CPLD1，通过不同的接口方式与下述各模块相连：

外部扩展用256KRAM芯片CY7C1041CV33，

USB通信模块CY7C68001，控制USB接口，

DA转换输出模块DAC7724，模拟输出用，

CAN通信模块SN65HVD230，与相对应的另一个控制电路通信用，

SPI通信接口，与对应的控制电路通信，

SCI通信模块MAX3160，通过RS232或者RS485方式与上位计算机通信，

McBsp接口，作为预留通信接口，

双口RAM接口，与对应的基于浮点DSP芯片TMS320C6701的通信电路板通信；

(2.2).CPLD2，设有保护信号输入端口以及工作状态指示、PWM信号输入与输出端口、I/O接口、继电器各输入输出信号的端口；

(2.3).主控制DSP芯片TMS320F2812，设有

看门狗信号输出接口，

JTAG仿真用互联接口，

EMIF接口，与CPLD1以及其控制的外部扩展RAM、双口RAM互联，

接口SPI，SCI，eCAN、McBsp分别与CPLD1相应接口互联，

通用I/O端口向所连CPLD2相应的I/O端口收发信号，

PWM输出接口，向所连CPLD2输出PWM信号，

外部中断端口，接收主电路通过光电隔离通过CPLD2发出的中断信号；

电源转换端口；

DSP设置主—从式冗余控制软件，实现对系统的双机冗余控制，通过双控制电路之间的通信判断系统工作状态，正常状态下从机跟随主机运行，为主机运行模式，判断故障出现后，主机实现制动，系统按从机模式运行；

(2.4).光电隔离电路，输入输出编码器位置检测信号，向DSP的QEP接口输出该检测信号；

(2.5).电压电流模拟信号调理与隔离电路，向该主控制器输入模拟信号，该电路采用运放实现电压跟随与比例调节；

(3).差动变压器LVDT1和LVDT2作为直线位移传感器来控制所述电机带动直线传动系统，用芯片AD598实现对直线位移传感器LVDT的控制，输出信号通过模拟信号调理与隔离电路输入DSP的AD输入接口；

(4).主电路，用智能功率模块PS21255作为主变流器，集中了三相逆变桥以及每个开关管的驱动和过流保护电路，所述的直流电压DC经过滤波器后输入该主电路，该主电路向所述电机发出三相PWM电压，该主电路的三相电流和直流母线电压电流信号经过霍尔传感器转换为模拟信号输出给控制电路；

该主电路从控制电路接收应用了位置闭环下矢量控制策略的PWM信号实现三相逆变，反馈位置由LVDT测量得到或者通过光电编码器计算得到。

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