通过实时网络实现多轴运动控制的同步.PDFVIP

模拟对话53-02 ，2019 年2 月 | LinkedIn | 通过实时网络实现多轴运动控制的同步 作者：Jens Sorensen ，Dara O’Sullivan和Christian Aaen 摘要 实时网络协议采用不同的方法使从机节点与主机同步，一种常 实时确定性以太网协议（例如EtherCAT）已经能够支持多轴运动 用方法是在每个节点处配置一个本地同步时钟。这种对时间的 1 共识确保了所有伺服轴的指令值和命令均紧密同步。换言之， 控制系统的同步运行。 该同步包含两方面含义。首先，各个控 制节点之间的命令和指令的传递必须与一个公共时钟同步；其 实时网络上的所有网络控制器都保持同步。 次，控制算法和反馈函数的执行必须与同一个时钟同步。第一种 通常，在网络控制器和电机控制器之间有两条中断线。第一条 同步很好理解，它是网络控制器的固有部分。然而，第二种同步 到目前为止一直为人所忽视，如今成为运动控制性能的瓶颈。 通知电机控制器何时需要收集输入并将其放到网络上。第二条 通知电机控制器何时从网络中读取数据。遵照这种方法，运动 本文介绍从网络控制器到电机终端和传感器全程保持电机驱动 控制器和电机控制器之间以同步方式进行数据交换，并且可以 同步的新概念。所提出的技术能够大幅改善同步，从而显著提 实现非常高的定时精度。但是，仅将同步数据传送到电机控制 高控制性能。 器还不够；电机控制器还必须能以同步方式响应数据。如果没 有这一能力，电机控制器就无法充分利用网络的定时精度。在 问题陈述和现有技术 响应指令值和命令时，电机控制器的I/O会出现问题。 为了解释现有解决方案的局限性，考虑一个两轴网络运动控制 系统，如图1所示。运动控制主机通过实时网络向两个伺服控 电机控制器中的每个I/O （例如脉宽调制(PWM)定时器和ADC ）都 制器发送命令和指令值，每个伺服控制器构成网络上的一个从 具有固有的延迟和时间量化。例如，我们来看图2所示的为功率 机节点。伺服控制器本身由网络控制器、电机控制器、功率逆 逆变器产生栅极驱动信号的PWM定时器。该定时器通过比较指 变器和电机/编码器组成。 令值Mx与上下计数器来产生栅极信号。当控制算法改变Mx时， Sync Domain A Sync Domain B