CN108306555B - 一种双轴伺服驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及自动化控制领域，涉及一种双轴伺服驱动系统，所述系统包括主控模块、功率驱动模块、第一电机、第二电机、第一机械执行机构和第二机械执行机构；其中，所述主控模块包括主控芯片、第一电机位置反馈电路、第二电机位置反馈电路、第一机械执行机构位置反馈电路、第二机械执行机构位置反馈电路以及EtherCAT总线通讯电路；所述主控芯片和所述功率驱动模块电性连接，所述功率驱动模块和所述第一电机、第二电机分别电性连接，所述第一电机和所述第一机械执行机构连接，所述第二电机和所述第二机械执行机构连接。通过本发明实施例提供的系统，可以提供多种反馈类型，从而大大提高控制精度，同时采用单芯片架构有利于实现小型化。

Description

一种双轴伺服驱动系统

技术领域

本发明实施例属于自动化控制领域，尤其涉及一种双轴伺服驱动系统。

背景技术

交流伺服驱动器是数控机床、包装机械、电子专用设备、机器人等行业的重要部件，随着制造业产业升级的不断推进，为伺服产业的发展提供了巨大的市场。基于交流伺服驱动器的高性能伺服驱动系统趋于全数字化、交流化、高度集成化、模块化和网络化，可以提供方便、灵活、准确、快速的驱动。现有的技术中，伺服驱动系统可分为单轴伺服驱动系统和多轴伺服驱动系统，单轴伺服驱动系统是指一个伺服驱动器驱动控制一个伺服电机的系统，而现有的多轴伺服驱动系统一般采用多个伺服驱动器驱动多个伺服电机，以达到多轴控制的目的。伺服驱动系统又分为全闭环控制和非全闭环控制两类，全闭环控制相比非全闭环控制可以提供更高的控制精度。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有的双轴伺服驱动系统至少存在以下问题：一方面，现有的伺服驱动系统的反馈类型单一；另一方面，现有的伺服驱动系统仅通过设在电机轴上的码盘对电机输出进行控制，而对电机输出驱动的机械执行元件不能实现全闭环控制，不能实时调整因传动机构导致的传动误差，因此控制精度不高；此外，现有伺服驱动系统的多芯片架构不利于实现小型化的要求。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的双轴伺服驱动系统反馈类型单一，控制精度不高，多芯片架构不利于实现小型化的问题。为此，本发明实施例提供一种双轴伺服驱动系统。所述系统包括：主控模块、功率驱动模块、第一电机、第二电机、第一机械执行机构和第二机械执行机构；

其中，所述主控模块包括主控芯片，以及与所述主控芯片电性连接的第一电机位置反馈电路、第二电机位置反馈电路、第一机械执行机构位置反馈电路、第二机械执行机构位置反馈电路以及EtherCAT(以太网控制自动化技术)总线通讯电路，所述第一电机位置反馈电路用于接收第一电机的位置信号，所述第二电机位置反馈电路用于接收所述第二电机的位置信号，所述第一机械执行机构位置反馈电路用于接收所述第一机械执行机构的位置信号，所述第二机械执行机构位置反馈电路用于接收所述第二机械执行机构的位置信号，所述主控模块通过所述EtherCAT总线通讯电路与主站进行通信；

所述主控芯片和所述功率驱动模块电性连接，所述功率驱动模块和所述第一电机、第二电机分别电性连接，所述第一电机和所述第一机械执行机构连接，所述第二电机和所述第二机械执行机构连接。

进一步的，所述功率驱动模块包括：

第一功率驱动电路、第二功率驱动电路、第一MOS上下桥电路和第二MOS上下桥电路，所述MOS指场效应管；

其中，所述第一功率驱动电路和第二功率驱动电路与所述主控模块电性连接，同时所述第一功率驱动电路与所述第一MOS上下桥电路电性连接，所述第二功率驱动电路与所述第二MOS上下桥电路电性连接，所述第一MOS上下桥电路与所述第一电机电性连接，所述第二MOS上下桥电路与所述第二电机电性连接。

进一步的，所述功率驱动模块还包括第一电流检测电路和第二电路检测电路，其中，所述第一电流检测电路和所述第一电机电性连接，所述第二电流检测电路和所述第二电机电性连接；

所述主控模块还包括第一电流采样电路和第二电流采样电路，所述第一电流采样电路用于分别对所述第一电机和第二电机的电流信号进行采样，并将采样结果反馈至所述主控芯片，以使所述主控芯片根据所述电流信号的采样结果进行控制。

进一步的，所述功率驱动模块还包括电压检测电路，用于检测所述功率电路模块的母线电压；

所述主控模块还包括电压采样电路，用于对所述母线电压进行采样，并反馈至所述主控芯片，以使所述主控芯片根据所述母线电压的采样结果进行控制。

进一步的，所述系统还包括第一加速度计和第二加速度计，所述第一加速度计用于获取所述第一机械执行机构的速度及加速度，所述第二加速度计用于获取所述第二机械执行机构的速度及加速度，所述第一加速度计安装在所述第一机械执行机构的输出侧，所述第二加速度计安装在所述第二机械执行机构的输出侧，

所述主控模块还包括加速度采样电路，用于对所述速度及加速度进行采样，并反馈至所述主控芯片，以使所述主控芯片根据所述速度及加速度的采样结果进行控制。

进一步的，所述主控模块还包括CAN总线(现场总线)和RS232串口，所述主站通过所述CAN总线和RS232串口控制所述第一机械执行机构和第二机械执行机构的运行。

可选的，所述第一MOS上下桥电路和第二MOS上下桥电路的母线电压输入端和接地端之间各接有一去电磁干扰的吸收电容。

可选的，所述第一电流检测电路和第二电流检测电路采用霍尔检测方式的电路或者电阻式检测方式的电路。

可选的，所述第一机械执行机构位置反馈电路包括第一电容式绝对编码器转换电路，所述第二机械执行机构位置反馈电路包括第二电容式绝对编码器转换电路；

所述第一电容式绝对编码器转换电路与所述第一机械执行机构的输出轴装配在一起，用于将所述第一机械执行机构的位置信号转换成电平信号；

所述第二电容式绝对编码器转换电路与所述第二机械执行机构的输出轴装配在一起，用于将所述第二机械执行机构的位置信号转换成电平信号。

可选的，所述第一机械执行机构位置反馈电路包括第一Index原点转换电路，所述第二机械执行机构位置反馈电路包括第二Index原点转换电路；

所述第一Index原点转换电路与所述第一机械执行机构的输出轴装配在一起，用于将所述第一机械执行机构的位置信号转换成电平信号；

所述第二Index原点转换电路与所述第二机械执行机构的输出轴装配在一起，用于将所述第二机械执行机构的位置信号转换成电平信号。

通过本发明实施例提供的伺服驱动系统，通过在减速机输出侧增加位置反馈装置，即提供了电机侧位置反馈和减速机侧位置反馈两种反馈形式，并通过电机位置反馈电路和减速机位置反馈电路将相应的位置信号反馈到主控模块,这样主控模块、电机侧位置反馈、减速机侧输出位置反馈、功率驱动电路组成一个全闭环的控制系统，主控模块根据这两种位置反馈向电机发出相应的命令控制整机的运行，大幅提高了整个伺服驱动系统的控制精度。此外，通过单芯片架构，利于实现小型化的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的双轴伺服驱动系统的结构框图；

图2A为本发明实施例所提供的电容式绝对编码器转换电路的一种结构框图；

图2B为本发明实施例所提供的电容式绝对编码器转换电路的另一种结构框图；

图3A为本发明实施例所提供的Index原点转换电路的装配示意图；

图3B为本发明实施例所提供的Index原点转换电路的原理框图；

图4为本发明实施例所提供的功率驱动电路的U相驱动电路原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本发明实施例提供一种双轴伺服驱动系统，如前述发明内容所述，所述系统包括主控模块、功率驱动模块、第一电机、第二电机、第一机械执行机构和第二机械执行机构；同时，所述主控模块包括主控芯片，以及与所述主控芯片电性连接的第一电机位置反馈电路、第二电机位置反馈电路、第一机械执行机构位置反馈电路、第二机械执行机构位置反馈电路以及EtherCAT总线通讯电路。在本实施例中，所述第一机械执行机构和第二机械执行机构均以减速机为例进行说明，即所述第一机械执行机构和第二机械执行机构分别为第一减速机和第二减速机；相对应的，所述第一机械执行机构位置反馈电路和第二机械执行机构位置反馈电路分别为第一减速机反馈电路、第二减速机位置反馈电路，同时以通过所述双轴伺服驱动系统控制机器人的关节为例进行距离说明，所述第一减速机和第二减速机分别对应第一关节和第二关节。需要说明的是，采用减速机和以机器人关节控制为例进行具体说明不用于限制机械执行机构采用其他机械部件或设备。

具体参考图1，图示为本发明实施例提供的双轴伺服驱动系统的结构框图，所述系统包括主控模块10、功率驱动模块20、第一电机30、第二电机40、第一减速机50和第二减速机60；

其中，所述主控模块10包括主控芯片101，以及与所述主控芯片101电性连接的第一电机位置反馈电路102、第二电机位置反馈电路103、第一减速机位置反馈电路104、第二减速机位置反馈电路105以及EtherCAT总线通讯电路106，所述第一电机位置反馈电路102用于接收第一电机30的位置信号，并实时将该信号进行转换后传输至所述主控芯片101，所述第二电机位置反馈电路103用于接收所述第二电机40的位置信号，并实时将该信号进行转换后传输至所述主控芯片101，所述第一减速机位置反馈电路104用于接收所述第一减速机50的位置信号，并实时将该信号进行转换后传输至所述主控芯片101，所述第二减速机位置反馈电路105用于接收所述第二减速机60的位置信号，并实时将该信号进行转换后传输至所述主控芯片101；所述EtherCAT总线通讯电路106用于对以太网信号进行接收及发送，具体用于将太网信号进行转换处理后传输至所述主控芯片101，即所述主控模块10通过所述EtherCAT总线通讯电路106与主站进行通信；

所述主控芯片101和所述功率驱动模块20电性连接，所述功率驱动模块20和所述第一电机30、第二电机40分别电性连接，所述第一电机30和所述第一减速机50连接，所述第二电机40和所述第二减速机60连接。

在本实施例中，所述主控芯片101采用双核ARM+FPGA的单芯片方案，FPGA是指现场可编程门阵列。可选的，所述主控芯片101采用Zynq-7000主控制区芯片，所述Zynq-7000主控制区芯片集成双核ARMCortex-A9处理器的处理系统Processing System和Xilinx可编程逻辑Programmable Logic，所述Zynq-7000集成了软SOC(System on Chip，片上系统)来实现EtherCAT总线通信,具体的，所述集成芯片Zynq-7000可采用型号为C7Z020-1CLG400C的芯片，所述主控芯片101包括模数转换模块、编码器模块、SVPWM模块、内存模块和ET1100总线模块；其中，SVPWM是空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation)的简称，所述第一电机位置反馈电路102、第二电机位置反馈电路103接收电机侧的位置反馈信号并输入编码器模块，所述第一减速机位置反馈电路104、第二减速机位置反馈电路105接收减速机侧的位置反馈信号并输入编码器模块，所述主控芯片101根据位置反馈，通过所述SVPWM模块得出控制电机的PWM输出信号，通过输入输出接口发送至功率驱动模块20，从而实现整个系统的全闭环控制。所述Zynq-7000可同时控制所述机器人的第一关节和第二关节的同步运动,使用一个Zynq-7000把所述第一电机和第二电机、以及第一减速机和第二减速机的全闭环控制集成到一个电路板，共用了母线电压，共用了总线接口，缩小了板卡体积，降低了成本，使其应用在人机协作机器人这种智能化，小型化的场合中成为了可能。

所述主控芯片101通过所述ET1100总线模块实现软ET1100功能，使得所述EtherCAT总线通讯电路106能够与主站实现通信，所述ET1100原本是指EtherCAT通信中从站控制芯片。

本发明实施例提供的系统的优点在于，在减速机输出侧增加一位置反馈装置，即提供了电机侧位置反馈和减速机侧位置反馈两种反馈形式，并通过电机位置反馈电路和减速机位置反馈电路将相应的位置信号反馈到主控模块,这样主控模块、电机侧位置反馈、减速机侧输出位置反馈、功率驱动电路组成一个全闭环的控制系统，主控模块根据这两种位置反馈向电机发出相应的命令控制整机的运行，大幅提高了整个伺服驱动系统的控制精度。此外，通过单芯片架构，利于实现小型化的要求。

在本实施例中，所述第一减速机和第二减速机的位置反馈可采用绝对式磁栅编码器转换电路或绝对式光栅编码器转换电路的方案，由于绝对式磁栅编码器和绝对式光栅编码器成本较高，可选的，在本实施例中，所述第一减速机和第二减速机的位置反馈采用电容式绝对编码器转换电路，所述电容式绝对编码器转换电路用于把接收到的绝对式位置反馈信号并转换成电平信号，包括信号放大电路和AD转换电路(模数转换电路)，所述信号放大电路采集电容板子上电位的变化并放大，放大的信号输送到AD转换电路，所述AD转换电路把接收到的放大信号进行模数转换，并传输至所述主控模块10中，

具体的，所述第一减速机位置反馈电路104包括第一电容式绝对编码器转换电路，所述第二减速机位置反馈电路105包括第二电容式绝对编码器转换电路；所述第一电容式绝对编码器转换电路与所述第一减速机50的输出轴装配在一起，用于将所述第一减速机50的位置信号转换成电平信号；所述第二电容式绝对编码器转换电路与所述第二减速机60的输出轴装配在一起，用于将所述第二减速机60的位置信号转换成电平信号。

所述第一减速机位置反馈电路104和所述第二减速机位置反馈电路105结构上相同，如图2A所示，图示为本发明实施例提供的电容式绝对编码器转换电路的一种结构框图，其中FPGA实时处理整个编码器的运行，包括产生四路正交激励信号，该这四路正交激励信号经DAC(数模转换器)变换和采样滤波后，将采样信号输入到码盘，而后对采样信号进行调制得到调制信号并输入ADC(模数转换器),经过ADC转换成数字信号输入到FPGA,最终将位置信号转换成为BISS接口输出信号(BISS接口允许单向或双向模式下的串行同步数据通信)或者转换为USB接口输出信号，输出至主控模块10；

如图2B所示，作为上述电容式绝对编码器转换电路的另一种优选方式，可以将所述FPGA集成到主控模块中，信号的发生、采集与处理算法以IP核形式存在编码器外部的FPGA中，由FPGA产生四路载波信号送到码盘，经差分放大的反馈信号经过ADC输入到FPGA。

可选的，在本实施例中，所述第一减速机和第二减速机的位置反馈采用Index原点转换电路，用于把接收到的绝对式位置反馈信号转换成电平信号，所述绝对式位置反馈信号可以是光电开关信号中的一种，也可以是磁性的霍尔开关信号中的一种或其它开关信号，

具体的，所述第一减速机位置反馈电路104包括第一Index原点转换电路，所述第二减速机位置反馈电路105包括第二Index原点转换电路；

所述第一Index原点转换电路与所述第一减速机50的输出轴装配在一起，用于将所述第一减速机50的位置信号转换成电平信号；

所述第二Index原点转换电路与所述第二减速机60的输出轴装配在一起，用于将所述第二减速机60的位置信号转换成电平信号。

所述第一减速机位置反馈电路104和所述第二减速机位置反馈电路105结构上相同，如图3A所示，图示为本发明实施例提供的Index原点转换电路的装配示意图，读数头Index位置是固定的，码盘和Index Track(索引轨道)设置在电机侧，Index Detector(索引检测器)设置在减速机的输出侧。通过该结构可获得减速机输出侧的移动距离，设电机与减速机的减速比为g，从第n次找到Index到第n+1次找到Index，输出侧移动的距离为x圈，则电机侧移动距离为(1+x)圈，则有

1+x＝gx

则x＝1/(g-1)圈。

图3B所示，图示为本发明实施例提供的Index原点转换电路的原理框图，磁性传感器电器在index位置读数据并根据数据的要求设置低电平输出，输出信号经过单端转差分电路转换为差分电路，经过一定长度的信号线传输到达主控模块10，在主控模块10内部经并分处理电路把信号转换为单端信号后输入值主控芯片101。

可选的，上述实施的减速机可以是别的机械执行机构；可选的，减速机位置反馈电路接收的位置信号也可以是从工业相机反馈过来的位置信息。

本发明实施例中，减速机位置反馈电路采用电容式绝对编码转换电路或者Index原点转换电路来替代绝对式光栅或绝对式磁栅，采用这二种方式可大幅降低双闭环的成本。

进一步的，所述功率驱动模块20包括第一功率驱动电路201、第二功率驱动电路202、第一MOS上下桥电路203和第二MOS上下桥电路204；

其中，所述第一功率驱动电路201和第二功率驱动电路202与所述主控模块10电性连接，所述第一功率驱动电路201和第二功率驱动电路202用于接收所述主控模块10输出的PWM信号；同时所述第一功率驱动电路201与所述第一MOS上下桥电路203电性连接，用于根据接收的PWM信号驱动所述第一MOS上下桥电路203的开通与关断；所述第二功率驱动电路202与所述第二MOS上下桥电路204电性连接，用于根据接收的PWM信号驱动所述第二MOS上下桥电路204的开通与关断；所述第一MOS上下桥电路203和第二MOS上下桥电路204，用于将母线上的直流电转换成频率和电压都可变的三相交流电，以驱动电机运行，具体的，所述第一MOS上下桥电路203与所述第一电机30电性连接，用于驱动第一电机30运行，对应所述机器人第一关节的控制；所述第二MOS上下桥电路204与所述第二电机40电性连接，用于驱动第二电机40运行，对应所述机器人第二关节的控制。通过将直流电转换成交流电，可以降低电气要求，从而实现伺服驱动系统的小型化。

所述第一功率驱动电路201和第二功率驱动电路202的电路结构相同；所述第一MOS上下桥电路203和第二MOS上下桥电路204的电路结构相同，用于驱动三相电机，分别为U相，V相，W相，通过PWM的控制开关把直流母线电压变换成频率和电压都可变的三相交流电。

为了提高驱动性能及减少电磁干扰，可选的，所述第一MOS上下桥电路203和第二MOS上下桥电路204增加了桥臂与电源地之间的吸收电容，即在母线电压输入端和接地端之间各接有一去电磁干扰的吸收电容，同时在MOS管的栅极与源极之间增加了匹配电阻及保护装置。

以其中的一路电机U相驱动为例，图4所示，图示为本发明实施例的功率驱动电路的U相驱动电路原理图,其U相驱动分UH和UL两路输入信号，UH和UL接收功率驱动电路的信号用于驱动上下桥的MOS管导通及关断，通过控制上下桥的MOS管控制电机的U相输出，以UH上桥驱动为例，MOS管上桥电路由MOS管Q5，快恢复二极管D25，稳压管D60，电阻R62，电阻R68，电阻R75，电容C43构成，UH信号经过R68进入Q5的G极，R68的大小可以控制MOS管G极充电的快慢，D25和R62构成MOS管G极的放电单元，可以让其中的能量快速泄放从而快速的关断MOS管，稳压管D60可以保护MOS管的G极不受过冲电压的损坏，R75和C43可以有效的抑制干扰尖峰对MOS管G极的误导通，C100电容加在母线电压和地之间，吸收Q5和Q4开通和关断时产生的辐射，可大幅减少辐射，使得干扰大幅减少。此外，V相驱动电路和W相驱动电路的电路结构与所述U相驱动电路结构相同，所述V相驱动电路和W相驱动电路的一端接入母线电压端A，另一端接入接地端B。

进一步的，所述功率驱动模块20还包括第一电流检测电路205和第二电路检测电路206；

其中，所述第一电流检测电路205和所述第一电机30电性连接，所述第二电流检测电路206和所述第二电机40电性连接；

所述主控模块10还包括第一电流采样电路107和第二电流采样电路108，所述第一电流采样电路107用于分别对所述第一电机30和第二电机40的电流信号进行采样，并将采样结果反馈至所述主控芯片101，以使所述主控芯片101根据所述电流信号的采样结果进行控制。所述第一电流检测电路205和第二电路检测电路206可以同时对多路信号进行转换，保证了采样电流信号的同步性。

具体的，所述第一电流检测电路205和第二电路检测电路206接收电机侧的电流信号，并输入到所述主控芯片101中的模数转换模块，主控模块10根据电流反馈和位置反馈Zynq-7000通过主控芯片1001中的SVPWM模块得出控制电机的PWM输出信号,该信号经过输入输出接口送到功率驱动模块20中，这样就实现了整个系统的全闭环控制。

为了提高电流环的控制精度，所述第一电流检测电路205和第二电路检测电路206采用16位的ADC来转换电流信号，在同等输入模拟量的情况下，可以细分到65535个单元，在这种情况下，通过EtherCat总线通讯电路来传输控制信号及反馈位置信息时，可以用通过上位机或主站随意控制65535个设备的运行情况。

可选的，所述第一电流检测电路205和第二电流检测电路206采用霍尔检测方式的电路或者电阻式检测方式的电路。

进一步的，所述功率驱动模块20还包括电压检测电路207，用于检测所述功率电路模块20的母线电压，可实时获取母线电压的变化。检测到的母线电压值将被转换成数字信号后反馈至主控芯片101，所述主控芯片101根据不同的母线电压发出不同的控制指令，当母线电压波动过大、母线电压过高、母线电压过低时可以关断所述第一MOS上下桥电路203和第二MOS上下桥电路204的输出，可以防止输出出现不稳定的状态。

所述主控模块10还包括电压采样电路109，用于对所述母线电压进行采样，并反馈至所述主控芯片101，以使所述主控芯片101根据所述母线电压的采样结果进行控制。

进一步的，所述系统还包括第一加速度计(图中未示出)和第二加速度计(图中未示出)，所述第一加速度计用于获取所述第一减速机50的速度及加速度，所述第二加速度计用于获取所述第二减速机60的速度及加速度，所述第一加速度计安装在所述第一减速机50的输出侧，所述第二加速度计安装在所述第二减速机60的输出侧。加速度计可以实时的反映当前机器人的关节在空间XYZ三维的速度及加速度大小，经过其中的运算放大器的放大后输入ADC进行模数转换，转换数据输入所述主控模块10作为控制系统工作的重要参数。

所述主控模块10还包括加速度采样电路110，用于对所述速度及加速度进行采样，并反馈至所述主控芯片101，以使所述主控芯片101根据所述速度及加速度的采样结果进行控制。

进一步的，所述主控模块10还包括CAN总线(图中未示出)和RS232串口(图中未示出)，所述主站通过所述CAN总线和RS232串口控制所述第一减速机50和第二减速机60的运行，进而控制机器人的关节运动。此外，所述主控模块10还可以进一步包括USB接口、485总线等，通过这些总线或接口可以让所述主控芯片101与别的设备相互通信，进行系统调试及参数设定。通过提供多种调试接口，在大规模应用中操作更方便，可解决现有双轴伺服驱动器调试接口单一，传输速率低，不能网络化操作的问题。

通过本发明实施例提供的双轴伺服驱动系统，在机械执行机构的输出侧增加位置反馈装置，即提供了电机侧位置反馈和减速机侧位置反馈两种反馈形式，并通过电机位置反馈电路和减速机位置反馈电路将相应的位置信号反馈到主控模块,这样主控模块、电机侧位置反馈、减速机侧输出位置反馈、功率驱动电路组成一个全闭环的控制系统，主控模块根据这两种位置反馈向电机发出相应的命令控制整机的运行，大幅提高了整个伺服驱动系统的控制精度，通过单芯片架构，利于实现小型化的要求。此外，还提供电流反馈、电压反馈、速度及加速度反馈等多种反馈类型，可大大提升系统的控制精度，在机械执行机构的输出侧的位置反馈电路采用电容式绝对编码转换电路或者Index原点转换电路来替代绝对式光栅或绝对式磁栅，采用这二种方式可大幅降低双闭环的成本，本实施例还提供多种调试接口，在大规模应用中操作更方便，可解决现有双轴伺服驱动器调试接口单一，传输速率低，不能网络化操作的问题。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,附图中给出了本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围。本发明可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双轴伺服驱动系统，其特征在于，所述系统包括：主控模块、功率驱动模块、第一电机、第二电机、第一机械执行机构和第二机械执行机构；

其中，所述主控模块包括主控芯片，以及与所述主控芯片电性连接的第一电机位置反馈电路、第二电机位置反馈电路、第一机械执行机构位置反馈电路、第二机械执行机构位置反馈电路以及EtherCAT总线通讯电路，所述第一电机位置反馈电路用于接收第一电机的位置信号，所述第二电机位置反馈电路用于接收所述第二电机的位置信号，所述第一机械执行机构位置反馈电路用于接收所述第一机械执行机构的位置信号，所述第二机械执行机构位置反馈电路用于接收所述第二机械执行机构的位置信号，所述主控模块通过所述EtherCAT总线通讯电路与主站进行通信；

所述主控芯片和所述功率驱动模块电性连接，所述功率驱动模块和所述第一电机、第二电机分别电性连接，所述第一电机和所述第一机械执行机构连接，所述第二电机和所述第二机械执行机构连接；

所述第一机械执行机构位置反馈电路包括第一Index原点转换电路，所述第二机械执行机构位置反馈电路包括第二Index原点转换电路；所述第一Index原点转换电路与所述第一机械执行机构的输出轴装配在一起，用于将所述第一机械执行机构的位置信号转换成电平信号；所述第二Index原点转换电路与所述第二机械执行机构的输出轴装配在一起，用于将所述第二机械执行机构的位置信号转换成电平信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述功率驱动模块包括：

第一功率驱动电路、第二功率驱动电路、第一MOS上下桥电路和第二MOS上下桥电路；

其中，所述第一功率驱动电路和第二功率驱动电路与所述主控模块电性连接，同时所述第一功率驱动电路与所述第一MOS上下桥电路电性连接，所述第二功率驱动电路与所述第二MOS上下桥电路电性连接，所述第一MOS上下桥电路与所述第一电机电性连接，所述第二MOS上下桥电路与所述第二电机电性连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述功率驱动模块还包括第一电流检测电路和第二电流检测电路，其中，所述第一电流检测电路和所述第一电机电性连接，所述第二电流检测电路和所述第二电机电性连接；

所述主控模块还包括第一电流采样电路和第二电流采样电路，所述第一电流采样电路用于对所述第一电机进行采样，所述第二电流采样电路用于对所述第二电机进行采样，并将采样结果反馈至所述主控芯片，以使所述主控芯片根据所述电流信号的采样结果进行控制。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述功率驱动模块还包括电压检测电路，用于检测所述功率驱动模块的母线电压；

所述主控模块还包括电压采样电路，用于对所述母线电压进行采样，并反馈至所述主控芯片，以使所述主控芯片根据所述母线电压的采样结果进行控制。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一加速度计和第二加速度计，所述第一加速度计用于获取所述第一机械执行机构的速度及加速度，所述第二加速度计用于获取所述第二机械执行机构的速度及加速度，所述第一加速度计安装在所述第一机械执行机构的输出侧，所述第二加速度计安装在所述第二机械执行机构的输出侧；

所述主控模块还包括加速度采样电路，用于对所述速度及加速度进行采样，并反馈至所述主控芯片，以使所述主控芯片根据所述速度及加速度的采样结果进行控制。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述主控模块还包括CAN总线和RS232串口，所述主站通过所述CAN总线和RS232串口控制所述第一机械执行机构和第二机械执行机构的运行。

7.根据权利要求2-6任一项所述的系统，其特征在于，所述第一MOS上下桥电路和第二MOS上下桥电路的母线电压输入端和接地端之间各接有一去电磁干扰的吸收电容。

8.根据权利要求3-6任一项所述的系统，其特征在于，所述第一电流检测电路和第二电流检测电路采用霍尔检测方式的电路或者电阻式检测方式的电路。

9.根据权利要求1-6任一项所述的系统，其特征在于，所述第一机械执行机构位置反馈电路包括第一电容式绝对编码器转换电路，所述第二机械执行机构位置反馈电路包括第二电容式绝对编码器转换电路；

所述第一电容式绝对编码器转换电路与所述第一机械执行机构的输出轴装配在一起，用于将所述第一机械执行机构的位置信号转换成电平信号；

所述第二电容式绝对编码器转换电路与所述第二机械执行机构的输出轴装配在一起，用于将所述第二机械执行机构的位置信号转换成电平信号。