本發(fā)明涉及伺服驅(qū)動(dòng)控制領(lǐng)域，特別是涉及一種基于fpga實(shí)現(xiàn)單路/多路伺服電機(jī)的高速矢量控制方法及裝置。
背景技術(shù)：
：工業(yè)機(jī)器人控制器的核心在于伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制，而伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制核心是高性能的電流環(huán)矢量控制器。在工業(yè)機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制器中，往往需要實(shí)現(xiàn)多路電流環(huán)的高速實(shí)現(xiàn)。目前國內(nèi)大多數(shù)機(jī)器人控制器對各路伺服電機(jī)采用獨(dú)立的伺服驅(qū)動(dòng)，有獨(dú)立的電流環(huán)矢量控制。華中科技大學(xué)伍慶學(xué)位論文《基于fpga的交流伺服系統(tǒng)電流環(huán)設(shè)計(jì)》提出一種基于流水線結(jié)構(gòu)的多軸同步電機(jī)電流環(huán)控制時(shí)序調(diào)度方案，在固有運(yùn)算資源的基礎(chǔ)上縮短多軸電流環(huán)控制運(yùn)算時(shí)間，技術(shù)組成包括時(shí)序規(guī)劃模塊、矢量變換模塊、電流調(diào)節(jié)器模塊、空間矢量pwm模塊、電流傳感器接口模塊、編碼器反饋信號處理模塊等。然而上述技術(shù)的缺點(diǎn)在于：①隨著控制伺服電機(jī)數(shù)量的增多，系統(tǒng)控制的實(shí)時(shí)性就會(huì)快速降低，原因在于該技術(shù)中的關(guān)鍵流水線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)稍顯復(fù)雜，所有模塊都是復(fù)用的，并沒有最優(yōu)的充分利用fpga資源，這樣隨著控制伺服電機(jī)數(shù)量的增多，流水線處理周期就會(huì)隨之快速增長，降低系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性；②另外，上述技術(shù)的容錯(cuò)性、穩(wěn)定性有待提高，主要是因?yàn)樵谄鋵?shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，采用的是簡單循環(huán)處理機(jī)制，為增進(jìn)處理速度，裁掉了相應(yīng)的異常處理機(jī)制。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種單路/多路伺服電機(jī)的高速矢量控制方法及裝置，通過基于fpga的硬件電流環(huán)控制提高傳統(tǒng)基于dsp純軟件電流環(huán)的實(shí)時(shí)性限制，本發(fā)明通過核心計(jì)算單元的fpga高速并行實(shí)現(xiàn)和fpga資源緊張模塊的分時(shí)復(fù)用機(jī)制的系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)提高矢量控制的實(shí)時(shí)性、縮短多路伺服電機(jī)實(shí)時(shí)控制的整體周期，通過狀態(tài)機(jī)機(jī)制設(shè)計(jì)在保證控制頻率最優(yōu)的同時(shí)加入異常處理機(jī)制，增進(jìn)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，從而實(shí)現(xiàn)真正的驅(qū)控一體，既能提高控制性能，又能有效節(jié)省硬件成本。為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種單路伺服電機(jī)的高速矢量控制方法，包括如下步驟：步驟一，設(shè)計(jì)四個(gè)獨(dú)立并行運(yùn)算的專用乘法器和兩個(gè)獨(dú)立的并行加法器實(shí)現(xiàn)共享的基本快速運(yùn)算單元；步驟二，利用該基本快速運(yùn)算單元對分別對該伺服電機(jī)的矢量控制算法的各步驟進(jìn)行歸一化處理。步驟三，設(shè)計(jì)單路電機(jī)伺服矢量控制狀態(tài)時(shí)序控制基本快速運(yùn)算單元完成單路電機(jī)矢量控制。進(jìn)一步地，于步驟一中，設(shè)計(jì)四個(gè)獨(dú)立乘法器和兩個(gè)加法器實(shí)現(xiàn)如下兩個(gè)共享的基本快速運(yùn)算單元：y1＝c1×x1+c2×x2y2＝c3×x3+c4×x4，其中，c和x為由多路選擇器在不同的狀態(tài)時(shí)選擇對應(yīng)的量。進(jìn)一步地，于步驟二中，利用狀態(tài)機(jī)在控制節(jié)拍時(shí)鐘的觸發(fā)下，根據(jù)實(shí)際fpga器件完成矢量控制算法的各步驟所需時(shí)間提供該矢量控制算法各步驟相應(yīng)的狀態(tài)量以控制該基本快速運(yùn)算單元，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分別對矢量控制算法的各步驟的歸一化處理。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供一種單路伺服電機(jī)的高速矢量控制裝置，包括：乘加計(jì)算核心單元，用于設(shè)計(jì)四個(gè)獨(dú)立乘法器和兩個(gè)加法器以實(shí)現(xiàn)共享的基本快速運(yùn)算單元；第一狀態(tài)機(jī)，在控制節(jié)拍時(shí)鐘的觸發(fā)下，根據(jù)實(shí)際fpga器件完成矢量控制運(yùn)算模塊的每個(gè)運(yùn)算步驟所需的時(shí)間給出矢量控制運(yùn)算模塊的各步驟對應(yīng)的狀態(tài)量，以控制該乘加計(jì)算核心單元的輸入選擇和輸出的存儲(chǔ)；參數(shù)選擇單元，連接于該矢量控制運(yùn)算模塊與該乘加計(jì)算核心單元，以在該第一狀態(tài)機(jī)輸出的狀態(tài)量的控制下選擇矢量控制運(yùn)算模塊各步驟所需的參數(shù)。進(jìn)一步地，該控制裝置還包括中間變量存儲(chǔ)單元，用于對該乘加計(jì)算核心單元的輸出進(jìn)行存儲(chǔ)并輸出至矢量控制運(yùn)算模塊。進(jìn)一步地，該乘加計(jì)算核心單元設(shè)計(jì)四個(gè)獨(dú)立乘法器和兩個(gè)加法器實(shí)現(xiàn)如下兩個(gè)共享的基本快速運(yùn)算單元：y1＝c1×x1+c2×x2y2＝c3×x3+c4×x4，其中，c和x為由多路選擇器在不同的狀態(tài)時(shí)選擇對應(yīng)的量。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供一種多路伺服電機(jī)的高速矢量控制裝置，包括：單路矢量控制核心單元，以單路伺服電機(jī)的高速矢量控制單元為核心，通過時(shí)分復(fù)用來實(shí)現(xiàn)多路電機(jī)的矢量控制第二狀態(tài)機(jī)，在系統(tǒng)控制節(jié)拍時(shí)鐘的控制下，給出該多個(gè)單路矢量控制核心單元對應(yīng)的多路伺服電機(jī)的分時(shí)控制節(jié)拍以及相應(yīng)的目前受控伺服電機(jī)的電機(jī)號，由電機(jī)號來控制多路選擇單元；多路選擇單元，在該第二狀態(tài)機(jī)的控制下選擇與目前受控伺服電機(jī)相對應(yīng)的各參數(shù)至單路矢量控制核心單元以分時(shí)實(shí)現(xiàn)相對應(yīng)的伺服電機(jī)的高速矢量控制。進(jìn)一步地，該裝置還包括歷史變量存儲(chǔ)單元，用于在第二狀態(tài)機(jī)的控制下存儲(chǔ)該單路矢量控制核心單元對多路伺服電機(jī)分時(shí)控制時(shí)輸出的歷史變量值。進(jìn)一步地，該多路選擇單元在該第二狀態(tài)機(jī)的控制下選擇與目前受控伺服電機(jī)相對應(yīng)控制參數(shù)、電機(jī)轉(zhuǎn)角、電機(jī)相電流以及控制調(diào)節(jié)器所需的歷史變量值至該單路矢量控制核心單元以實(shí)現(xiàn)對多路伺服電機(jī)的分時(shí)實(shí)時(shí)控制。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供一種多路伺服電機(jī)的高速矢量控制方法，包括如下步驟：步驟一，在系統(tǒng)控制節(jié)拍時(shí)鐘的控制下，利用第二狀態(tài)機(jī)給出多路伺服電機(jī)的分時(shí)控制節(jié)拍以及相應(yīng)的目前受控伺服電機(jī)的電機(jī)號，由電機(jī)號來控制多路選擇單元選擇與目前電機(jī)相對應(yīng)的控制參數(shù)、電機(jī)轉(zhuǎn)角、電機(jī)相電流以及控制調(diào)節(jié)器所需的歷史變量值；步驟二，根據(jù)多路選擇單元選擇的各參數(shù)值，在多路電機(jī)的分時(shí)控制節(jié)拍的觸發(fā)下，通過單路矢量控制核心完成對多路電機(jī)的分時(shí)矢量控制；步驟三，在單路矢量控制核心單元完成對當(dāng)前路電機(jī)的矢量控制后，更新與目前電機(jī)號相對應(yīng)的內(nèi)部寄存器來存放下一個(gè)系統(tǒng)控制節(jié)拍所需的歷史變量值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種單路/多路伺服電機(jī)的高速矢量控制方法及裝置通過設(shè)計(jì)四個(gè)獨(dú)立乘法器和兩個(gè)加法器以實(shí)現(xiàn)共享的基本運(yùn)算單元，利用快速基本運(yùn)算單元分別對矢量控制算法的各步驟進(jìn)行歸一化處理，既能保證算法的快速實(shí)時(shí)性,提高計(jì)算精度，又能有效減少對資源的需求，同時(shí)，本發(fā)明通過核心計(jì)算單元的fpga高速并行實(shí)現(xiàn)和fpga資源緊張模塊的分時(shí)復(fù)用機(jī)制的系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)有效縮短了多路伺服電機(jī)實(shí)時(shí)控制的整體周期及減少了對fpga緊張資源的占用率。附圖說明圖1為常用的永磁同步電機(jī)空間矢量控制結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明一種單路伺服電機(jī)的高速矢量控制方法的步驟流程圖；圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例之單路伺服電機(jī)的高速矢量控制裝置的系統(tǒng)架構(gòu)及功能示意圖；圖4為本發(fā)明單路伺服電機(jī)的高速矢量控制裝置的狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)時(shí)序圖；圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例之多路伺服電機(jī)的高速矢量控制裝置的系統(tǒng)架構(gòu)及功能示意圖；圖6為本發(fā)明多路伺服電機(jī)的高速矢量控制裝置的狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)時(shí)序圖；圖7為本發(fā)明一種多路伺服電機(jī)的高速矢量控制方法的步驟流程圖。具體實(shí)施方式以下通過特定的具體實(shí)例并結(jié)合附圖說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同的具體實(shí)例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。圖1顯示了常用的永磁同步電機(jī)空間矢量控制框圖。在圖中θe,n分別是電機(jī)電轉(zhuǎn)角，電機(jī)轉(zhuǎn)速；p,i分別是電流環(huán)的比例、積分調(diào)節(jié)器。電流環(huán)首先采集相電流，經(jīng)過clarke和park變換進(jìn)行磁鏈解耦，從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)采用isdref＝0的轉(zhuǎn)子磁鏈定向控制后，通過isqref來線性控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩。整個(gè)算法可以分為以下幾步：1)clarke變換：其中，iaib分別是流過電機(jī)u相和v相的電流。2)park變換：其中，θe是電機(jī)電轉(zhuǎn)角。3)pi控制器(用增量式來實(shí)現(xiàn))：其中，kd_new，kd_old，kq_new，kq_old是由pi調(diào)節(jié)器的參數(shù)kpki決定；vsd(k),vsq(k),ed(k),eq(k)是當(dāng)前控制節(jié)拍值；vsd(k-1),vsq(k-1),ed(k-1),eq(k-1)是上一控制節(jié)拍的值。4)park逆變換：5)空間矢量脈寬調(diào)制(svpwm)所在空間扇區(qū)：6)計(jì)算svpwm各相理論開關(guān)時(shí)間：其中，pwmprd是脈寬調(diào)制周期。vdc是母線電壓。7)計(jì)算svpwm各相實(shí)際脈寬調(diào)制時(shí)間：表1在不同扇區(qū)各相調(diào)制時(shí)間sect_no123456cmpatbontaontaontcontcontboncmpbtaontcontbontbontaontconcmpctcontbontcontaontbontaon對于以上各步驟，(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)必須是依次運(yùn)算，在所有的計(jì)算步驟里，最多需要4個(gè)乘法器。為了能夠在最短時(shí)間內(nèi)完成每一步的計(jì)算，同時(shí)滿足動(dòng)態(tài)精度要求，又能節(jié)省fpga的dsp資源，在fpga實(shí)現(xiàn)中采用了四個(gè)獨(dú)立專用的32位乘法器和兩個(gè)獨(dú)立的并行32位加法器構(gòu)成一個(gè)基本的快速運(yùn)算單元。為了有效節(jié)省fpga資源，這個(gè)基本的快速運(yùn)算單元為以上幾個(gè)步驟的運(yùn)算所共享。圖2為本發(fā)明一種單路伺服電機(jī)的高速矢量控制方法的步驟流程圖。如圖2所示，本發(fā)明一種實(shí)現(xiàn)多路伺服電機(jī)的高速矢量控制方法，基于fpga實(shí)現(xiàn)，包括如下步驟：步驟201，設(shè)計(jì)如下四個(gè)獨(dú)立乘法器和兩個(gè)加法器以實(shí)現(xiàn)共享的快速基本運(yùn)算單元，y1＝c1×x1+c2×x2y2＝c3×x3+c4×x4(8)c和x為由多路選擇器在不同的狀態(tài)時(shí)選擇對應(yīng)的量。步驟202，利用該快速基本運(yùn)算單元對分別對矢量控制算法的各步驟進(jìn)行歸一化處理。步驟203，設(shè)計(jì)單路矢量控制狀態(tài)機(jī)如圖4所示時(shí)序圖，在單路控制節(jié)拍時(shí)鐘的觸發(fā)下，產(chǎn)生與矢量控制7個(gè)步驟相對應(yīng)的狀態(tài)量s[2..0]，以及用于存儲(chǔ)中間變量的鎖存信號(每個(gè)下降沿，鎖存當(dāng)前狀態(tài)的中間變量到由狀態(tài)量選擇對應(yīng)的寄存器)；狀態(tài)量也用于控制選擇器選擇對應(yīng)當(dāng)前狀態(tài)的輸入到快速基本運(yùn)算單元，以完成當(dāng)前步驟的矢量計(jì)算。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，可根據(jù)實(shí)際fpga完成矢量控制算法個(gè)步驟所需時(shí)間來優(yōu)化狀態(tài)機(jī)的參數(shù)設(shè)置以達(dá)到最快速的完成各步驟。(1)clarke變換：c1＝1；c2＝0；x1＝ia；x2＝0；isα＝y(tǒng)1；isβ＝y(tǒng)2；(2)park變換：c1＝cos(θe)；c2＝sin(θe)；x1＝isα；x2＝isβ；c3＝-sin(θe)；c4＝cos(θe)；x3＝isα；x4＝isβ；isd＝y(tǒng)1；isq＝y(tǒng)2；(3)pi控制器(用增量式來實(shí)現(xiàn))：c1＝kd_new；c2＝kd_old；x1＝ed(k)；x2＝ed(k-1)；c3＝kq_new；c4＝kq_old；x3＝eq(k)；x4＝eq(k-1)；vsd(k)＝vsd(k-1)+y1；vsq(k)＝vsq(k-1)+y2；(4)park逆變換：c1＝cos(θe)；c2＝-sin(θe)；x1＝vsd；x2＝vsq；c3＝sin(θe)；c4＝cos(θe)；x3＝vsd；x4＝vsq；vsα＝y(tǒng)1；vsβ＝y(tǒng)2；(5)空間矢量脈寬調(diào)制(svpwm)所在空間扇區(qū)：va＝vsβ；vb＝y(tǒng)1；vc＝y(tǒng)2；邏輯判斷和sect_no另外獨(dú)立運(yùn)算。(6)計(jì)算svpwm各相理論開關(guān)時(shí)間：x＝y(tǒng)1+y2；y＝y(tǒng)1；z＝y(tǒng)2；(7)計(jì)算svpwm各相實(shí)際脈寬調(diào)制時(shí)間：t1sat＝y(tǒng)1；t2sat＝y(tǒng)2；其中是由獨(dú)立的除法器運(yùn)算。taontbontcon及邏輯判斷另外獨(dú)立運(yùn)算。圖3為本發(fā)明一種單路伺服電機(jī)的高速矢量控制裝置的系統(tǒng)架構(gòu)圖。如圖3所示，本發(fā)明一種單路伺服電機(jī)的高速矢量控制裝置，包括：乘加計(jì)算核心單元301、第一狀態(tài)機(jī)302、參數(shù)選擇單元303以及中間變量存儲(chǔ)單元304。其中，乘加計(jì)算核心單元301，用于設(shè)計(jì)共享的快速基本運(yùn)算單元，在本發(fā)明具體實(shí)施例中，乘加計(jì)算核心單元301設(shè)計(jì)四個(gè)獨(dú)立乘法器和兩個(gè)并行加法器以實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)共享的基本運(yùn)算單元：y1＝c1×x1+c2×x2y2＝c3×x3+c4×x4第一狀態(tài)機(jī)302，在控制節(jié)拍時(shí)鐘的觸發(fā)下，根據(jù)實(shí)際fpga器件完成矢量控制運(yùn)算模塊的每個(gè)運(yùn)算步驟所需的時(shí)間給出矢量控制運(yùn)算模塊的各步驟對應(yīng)的狀態(tài)量，以控制乘加計(jì)算核心單元301的輸入選擇和輸出的存儲(chǔ)；參數(shù)選擇單元303，連接于內(nèi)部連接模塊305與乘加計(jì)算核心單元301以在狀態(tài)機(jī)輸出的狀態(tài)量的控制下選擇矢量控制運(yùn)算模塊各步驟所需的參數(shù)給核心快速基本運(yùn)算單元以完成矢量控制。具體地，矢量控制運(yùn)算模塊各步驟及其參數(shù)如下：(1)clarke變換：c1＝1；c2＝0；x1＝ia；x2＝0；isα＝y(tǒng)1；isβ＝y(tǒng)2；(2)park變換：c1＝cos(θe)；c2＝sin(θe)；x1＝isα；x2＝isβ；c3＝-sin(θe)；c4＝cos(θe)；x3＝isα；x4＝isβ；isd＝y(tǒng)1；isq＝y(tǒng)2；(3)pi控制器(用增量式來實(shí)現(xiàn))：c1＝kd_new；c2＝kd_old；x1＝ed(k)；x2＝ed(k-1)；c3＝kq_new；c4＝kq_old；x3＝eq(k)；x4＝eq(k-1)；vsd(k)＝vsd(k-1)+y1；vsq(k)＝vsq(k-1)+y2；(4)park逆變換：c1＝cos(θe)；c2＝-sin(θe)；x1＝vsd；x2＝vsq；c3＝sin(θe)；c4＝cos(θe)；x3＝vsd；x4＝vsq；vsα＝y(tǒng)1；vsβ＝y(tǒng)2；(5)空間矢量脈寬調(diào)制(svpwm)所在空間扇區(qū)：va＝vsβ；vb＝y(tǒng)1；vc＝y(tǒng)2；邏輯判斷和sect_no另外獨(dú)立運(yùn)算。(6)計(jì)算svpwm各相理論開關(guān)時(shí)間：x＝y(tǒng)1+y2；y＝y(tǒng)1；z＝y(tǒng)2；(7)計(jì)算svpwm各相實(shí)際脈寬調(diào)制時(shí)間：t1sat＝y(tǒng)1；t2sat＝y(tǒng)2；其中是由獨(dú)立的除法器運(yùn)算，taontbontcon及邏輯判斷另外獨(dú)立運(yùn)算，這都包含在內(nèi)部連接模塊305。中間變量存儲(chǔ)單元304，用于對乘加計(jì)算核心單元301的輸出進(jìn)行存儲(chǔ)并輸出至內(nèi)部連接模塊305。內(nèi)部連接模塊305，用于實(shí)現(xiàn)額外邏輯、加減運(yùn)算和內(nèi)部連接功能。在本發(fā)明具體實(shí)施例中，該單路伺服電機(jī)的高速矢量控制裝置基于fpga實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的高速矢量控制，本發(fā)明采用乘加計(jì)算核心單元設(shè)計(jì)四個(gè)獨(dú)立乘法器和兩個(gè)加法器以實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)共享的基本運(yùn)算單元：y1＝c1×x1+c2×x2y2＝c3×x3+c4×x4基于前述分析，在fpga實(shí)現(xiàn)上，一個(gè)完整的矢量控制運(yùn)算模塊的矢量控制周期分為七個(gè)狀態(tài)，因此，需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)狀態(tài)機(jī)，用來控制兩路共享的乘加計(jì)算核心單元的輸入輸出，參數(shù)選擇單元包括c選擇器與x選擇器，如圖3中，狀態(tài)機(jī),如圖4,在控制節(jié)拍時(shí)鐘的觸發(fā)下，根據(jù)實(shí)際fpga器件完成以上每個(gè)運(yùn)算步驟所需時(shí)間給出矢量控制運(yùn)算模塊的7個(gè)步驟相對應(yīng)的狀態(tài)量來控制乘加計(jì)算核心單元的輸入選擇和輸出的存儲(chǔ)。在本發(fā)明具體實(shí)施例中，該單路伺服電機(jī)的高速矢量控制裝置在fpga上的實(shí)現(xiàn)能在少過5us內(nèi)完成整個(gè)矢量控制的7個(gè)步驟，而高性能數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)控制節(jié)拍都只要求20khz以內(nèi)，因此可以以上述單路矢量控制為核心，通過分時(shí)來實(shí)現(xiàn)多達(dá)10路伺服電機(jī)的分時(shí)矢量控制。圖5為本發(fā)明一種多路伺服電機(jī)的高速矢量控制裝置的系統(tǒng)架構(gòu)和功能圖。如圖5所示，本發(fā)明一種多路伺服電機(jī)的高速矢量控制裝置，包括一個(gè)單路矢量控制核心單元501、第二狀態(tài)機(jī)502、多路選擇單元503以及歷史變量存儲(chǔ)單元504。其中，單路矢量控制核心單元501，即為如圖3所示的一個(gè)完整的單路伺服電機(jī)的高速矢量控制單元。第二狀態(tài)機(jī)502，如圖6所示，在系統(tǒng)控制節(jié)拍時(shí)鐘的控制下，給出多路伺服電機(jī)的分時(shí)控制節(jié)拍以及相應(yīng)的狀態(tài)量,即目前受控伺服電機(jī)的電機(jī)號(1～7，以七路為例)，由電機(jī)號來控制多路選擇單元503選擇與目前電機(jī)相對應(yīng)的控制參數(shù)、電機(jī)轉(zhuǎn)角、電機(jī)相電流以及控制調(diào)節(jié)器所需的歷史變量值在多路電機(jī)的分時(shí)控制節(jié)拍的觸發(fā)下，通過單路矢量控制核心完成對多路電機(jī)的分時(shí)矢量控制。如圖6中，由狀態(tài)機(jī)產(chǎn)生的歷史變量鎖存時(shí)鐘，在單路矢量控制核心完成當(dāng)前受控電機(jī)的矢量控制后，鎖存當(dāng)前的計(jì)算結(jié)果以及下個(gè)系統(tǒng)控制節(jié)拍所需的歷史值(如vsd(k-1)，vsq(k-1)，ed(k-1)，eq(k-1)等)至與當(dāng)前電機(jī)號對應(yīng)的寄存器中。多路選擇單元503，用于在第二狀態(tài)機(jī)502的控制下，選擇與目前電機(jī)相對應(yīng)的控制參數(shù)、電機(jī)轉(zhuǎn)角、電機(jī)相電流以及控制調(diào)節(jié)器所需的歷史變量值至單路矢量控制核心單元501以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前路伺服電機(jī)的高速矢量控制。歷史變量存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)當(dāng)前受控電機(jī)矢量控制核心單元501輸出的變量值。圖7為本發(fā)明一種多路伺服電機(jī)的高速矢量控制方法的步驟流程圖。如圖7所示，本發(fā)明一種多路伺服電機(jī)的高速矢量控制方法，包括如下步驟：步驟701，在基本時(shí)鐘的控制下，利用第二狀態(tài)機(jī)給出多路伺服電機(jī)的分時(shí)控制節(jié)拍以及相應(yīng)的目前受控伺服電機(jī)的電機(jī)號(1～7,以7路為例)，由電機(jī)號來控制多路選擇單元選擇與目前電機(jī)相對應(yīng)的控制參數(shù)、電機(jī)轉(zhuǎn)角、電機(jī)相電流以及控制調(diào)節(jié)器所需的歷史變量值；步驟702，根據(jù)多路選擇單元選擇的各參數(shù)值，在多路電機(jī)的分時(shí)控制節(jié)拍的觸發(fā)下，通過單路矢量控制核心完成對多路電機(jī)的分時(shí)矢量控制。步驟703，在單路矢量控制核心單元完成對當(dāng)前路電機(jī)的矢量控制后，更新與目前電機(jī)號相對應(yīng)的內(nèi)部寄存器來存放下一個(gè)系統(tǒng)控制節(jié)拍所需的歷史變量值。綜上所述，本發(fā)明一種單路伺服電機(jī)的高速矢量控制方法及裝置通過設(shè)計(jì)四個(gè)獨(dú)立乘法器和兩個(gè)并行加法器以實(shí)現(xiàn)共享的快速基本運(yùn)算單元，利用基本運(yùn)算單元分別對矢量控制算法的各步驟進(jìn)行歸一化處理，既能保證算法的快速實(shí)時(shí)性,計(jì)算精度，又能有效減少對資源的需求，同時(shí)，本發(fā)明通過分時(shí)復(fù)用高性能的單路伺服電機(jī)的高速矢量控制來實(shí)現(xiàn)多路電機(jī)的實(shí)時(shí)矢量控制，從而進(jìn)一步減少對fpga資源的占用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)單路伺服電機(jī)控制運(yùn)算速度快，計(jì)算精度高通過算法分時(shí)，并行分解，基于fpga全硬件電流環(huán)控制突破傳統(tǒng)基于dsp純軟件電流環(huán)的實(shí)時(shí)性限制，在fpga的實(shí)現(xiàn)時(shí)充分利用fpga并行計(jì)算的特點(diǎn)，有效結(jié)合并行計(jì)算和分時(shí)計(jì)算，由有限的專用dsp資源來實(shí)現(xiàn)多位并行運(yùn)算實(shí)現(xiàn)高性能核心計(jì)算單元，這樣既能保證算法的快速實(shí)時(shí)性,提高計(jì)算精度，又能有效減少對資源的需求。2)多路伺服電機(jī)控制整體周期短、頻率高通過分時(shí)復(fù)用高性能單路伺服電機(jī)矢量控制，來實(shí)現(xiàn)多路伺服電機(jī)的矢量控制，這樣進(jìn)一步有效地節(jié)省fpga資源。在系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)時(shí)，通過fpga資源緊張模塊的分時(shí)流水復(fù)用機(jī)制和核心單元同步并行實(shí)現(xiàn)機(jī)制的綜合設(shè)計(jì)縮短了多路伺服電機(jī)實(shí)時(shí)控制的整體周期。3)系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性高通過狀態(tài)機(jī)機(jī)制設(shè)計(jì)在保證控制頻率最優(yōu)的同時(shí)加入異常處理機(jī)制，增進(jìn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。4)硬件成本低不管是單路還是多路的矢量控制實(shí)現(xiàn)上，都充分采用了分時(shí)實(shí)現(xiàn)，因此極大的降低了對fpga硬件資源(如專用的寄存器，專用的高速dsp，邏輯單元等)，整體的實(shí)現(xiàn)方案就可以在相對小容量價(jià)格低的fpga芯片上完成。上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。當(dāng)前第1頁12