CN104613052A - 基于嵌入式处理器的电液伺服系统控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于嵌入式处理器的电液伺服系统控制器，包括用于电液伺服作动器数据采集的中央处理器一和用于电液伺服作动器控制算法和驱动控制的中央处理器二，中央处理器一和中央处理器二之间通过动态DPRAM实现数据交互连接；中央处理器一具有CAN总线接口和增量码盘接口；中央处理器二具有多个模拟量输出通道和多个继电器输出功能接口。本发明的优点是：针对基于电液伺服控制的振动、加载和疲劳等试验，配置专业的采集与驱动接口电路，提供多种伺服控制方法；具有高度灵活的配置性；具有实时的中央处理器状态监测功能，一旦发生程序“死机”或“跑飞”等故障时，由电气硬件独立完成紧急故障停机，保证试验系统的安全性。

Description

基于嵌入式处理器的电液伺服系统控制器
技术领域
本发明属于电液伺服系统控制技术领域，尤其是涉及一种基于嵌入式处理器的电液伺服系统控制器。
背景技术
电液伺服阀是一种把连续变化的电输入信号转换成液压输出信号的电-液转换元件，在液压控制中获得了广泛的应用。电液伺服系统控制器是将控制信号转换成适应于电液伺服阀的功率驱动信号的电子装置。
在进行基于电液伺服控制的振动、加载和疲劳等试验时，现有的电液伺服系统控制器具有如下缺点：采集与驱动接口电路的专业性不佳，可提供的伺服控制方法比较少，配置的灵活度较差，且一旦发生程序“死机”或“跑飞”等故障时，不能及时的进行紧急故障停机，保证试验系统的安全性。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的问题是提供一种基于嵌入式处理器的电液伺服系统控制器。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
基于嵌入式处理器的电液伺服系统控制器，包括用于电液伺服作动器数据采集的中央处理器一和用于电液伺服作动器控制算法和驱动控制的中央处理器二，所述中央处理器一和中央处理器二之间通过动态DPRAM实现数据交互连接；所述中央处理器一具有CAN总线接口和增量码盘接口；所述中央处理器二具有多个模拟量输出通道和多个继电器输出功能接口，中央处理器二上连接以太网接口模块。
优选的，所述中央处理器一和中央处理器二连接同一处理器故障监测电路，所述处理器故障监测电路包括串联的与门和继电器，中央处理器一和中央处理器二的一个引脚分别连接与门的两个输入端。
优选的，所述中央处理器一选择型号为DSPIC33EP256MU814的嵌入式中央处理器。
优选的，所述中央处理器二选择型号为TI DSP28335的嵌入式中央处理器。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明两个中央处理器实现针对基于电液伺服控制的振动、加载和疲劳等试验，配置专业的采集与驱动接口电路，提供多种伺服控制方法；具有高度灵活的配置性，可同时完成一组或两组基于电液伺服控制的振动与加载试验；
本发明能够完成最大四个电液伺服作动器的实时控制功能，且具有很快的速度，可减小信号运算周期，改善系统的性能；由于芯片是可编程，可随时对本发明进行升级，具很高的灵活性；
实时的中央处理器状态监测功能，在本发明提供的电液伺服控制器一旦发生程序“死机”或“跑飞”等故障时，由电气硬件独立完成基于电液伺服控制的振动与加载试验紧急故障停机，保证试验系统的安全性。
附图说明
图1是本发明的电路原理框图；
图2是本发明一实施例中央处理器一的电路图；
图3是本发明一实施例中央处理器二的电路图；
图4是本发明一实施例动态DPRAM的电路图；
图5是本发明一实施例中央处理器二的多个继电器驱动功能电路图；
图6是本发明一实施例处理器故障监测电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
基于嵌入式处理器的电液伺服系统控制器，如图1所示，包括用于电液伺服作动器数据采集的中央处理器一和用于电液伺服作动器控制算法和驱动控制的中央处理器二，所述中央处理器一和中央处理器二之间通过动态DPRAM实现数据交互连接；所述中央处理器一具有CAN总线接口和增量码盘接口；所述中央处理器二具有多个模拟量输出通道和多个继电器输出功能接口，中央处理器二上连接以太网接口模块；
本实施例中所述中央处理器一和中央处理器二连接同一处理器故障监测电路，如图6所示，所述处理器故障监测电路包括串联的与门和继电器，中央处理器一和中央处理器二的一个引脚分别连接与门的两个输入端，与门的输出端连接继电器；实现实时的两个中央处理器的状态监测功能，在本发明提供的电液伺服控制器一旦发生程序“死机”或“跑飞”等故障时，由电气硬件独立完成基于电液伺服控制的振动与加载试验紧急故障停机，保证试验系统的安全性；
本实施例中，中央处理器一选择型号为DSPIC33EP256MU814的嵌入式中央处理器，中央处理器二选择型号为TI DSP28335的嵌入式中央处理器，动态DPRAM选择CY7C028，如图4所示。
型号为DSPIC33EP256MU814的嵌入式中央处理器一完成本发明提供控制器的数据采集功能，如图2所示，通过外部接口电路完成电液伺服作动器位移、压差、压力以及加速度等模拟信号的实时采集；同时，还具有2个CAN总线接口和2个增量码盘接口可完成数字量信号的采集；
型号为TI DSP28335嵌入式中央处理器二完成本发明提供控制器的控制算法与伺服驱动，如图3所示，具有4个模拟量输出通道，可以同时完成4个伺服作动器的伺服驱动与控制；此外，还具有4个24V1.25A继电器输出功能，完成电磁换向阀等开关阀的驱动控制，如图5所示；TI DSP28335嵌入式中央处理器通过以太网接口芯片W5300完成与其他控制器或计算机的远程通讯；
针对基于电液伺服控制的振动、加载和疲劳等试验时，本发明两个中央处理器可配置专业的采集与驱动接口电路：差动变压器(LVDT)接口；直流电流、电压或全桥传感器多功能接口；三级电液伺服阀接口；二级电液伺服阀接口；电磁换向阀驱动接口。
针对基于电液伺服控制的振动、加载和疲劳试验，本发明两个中央处理器可提供多种伺服控制方法：
幅相控制：提高试验精度；
动压反馈控制：提高系统稳定性；
加速度反馈控制：提高系统稳定性；
速度反馈控制：提高系统响应特性；
结构不变性控制：减小多余力并提高跟踪精度；
前馈控制：提高跟踪精度；
超前滞后控制：提高加载系统低频段控制精度。
本发明两个中央处理器具有高度灵活的配置性，可同时完成一组或两组基于电液伺服控制的振动与加载试验，模式组合为：
单通道振动或加载模式，即“振动”或“加载”模式；
两通道振动模式(相位可任意设置)，即“振动+振动”模式；
两通道加载模式(相位可任意设置)，即“加载+加载”模式；
加载与振动混合模式，即“振动”+“加载”模式。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.基于嵌入式处理器的电液伺服系统控制器，其特征在于：包括中央处理器一和中央处理器二，所述中央处理器一和中央处理器二之间通过动态DPRAM实现数据交互连接；所述中央处理器一具有CAN总线接口和增量码盘接口；所述中央处理器二具有多个模拟量输出通道和多个继电器输出功能接口，中央处理器二上连接以太网接口模块。
2.根据权利要求1所述的基于嵌入式处理器的电液伺服系统控制器，其特征在于：所述中央处理器一和中央处理器二连接同一处理器故障监测电路，所述处理器故障监测电路包括串联的与门和继电器，中央处理器一和中央处理器二的一个引脚分别连接与门的两个输入端。
3.根据权利要求1所述的基于嵌入式处理器的电液伺服系统控制器，其特征在于：所述中央处理器一选择型号为DSPIC33EP256MU814的嵌入式中央处理器。
4.根据权利要求1所述的基于嵌入式处理器的电液伺服系统控制器，其特征在于：所述中央处理器二选择型号为TI DSP28335的嵌入式中央处理器。
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