基于時鐘同步的網絡化運動控制方法與實現(xiàn).pdf

1、網絡化運動控制系統(tǒng)具有降低布線成本、便于診斷和維護、以及提高系統(tǒng)柔性等優(yōu)點，運動控制網絡是其關鍵組成部分。網絡化運動控制系統(tǒng)需要通過控制網絡在控制器和各個運動軸驅動器之間高頻率、低延遲、低抖動地交換控制和傳感數(shù)據(jù)，以保證運動的高速度和高精度。而串行控制網絡本質上是有限帶寬和異步的，這是網絡化運動控制應用所面臨的主要障礙，因此對這一問題的研究具有重要意義。本文提出了基于預測控制和網絡時鐘同步的解決方法。 首先，本文討論了網絡同步在

2、多軸協(xié)調運動控制中的作用，提出了一種基于網絡時鐘同步的分布式插補方法。分析了網絡延遲對單軸跟蹤控制性能的影響，提出了基于時間戳和預測控制的補償方法。對固定網絡延遲，采用Smith預估器加以補償，并應用零相位誤差跟蹤控制和Youla參數(shù)化改善其動態(tài)特性和魯棒性。對隨機時變網絡延遲，采用廣義預測控制算法和報文緩沖機制加以補償。仿真和實驗結果證明了上述算法的有效性。 采用同步的時鐘，網絡延遲可從每個報文中的時間戳信息獲得。本文討論了三

3、種控制網絡的時鐘同步機制，提出了適用于多種網絡的從時鐘的調整算法，給出了基于ARM7系統(tǒng)的IEEE 1588協(xié)議的實現(xiàn)。 控制網絡的最大允許延遲界限對實現(xiàn)預測控制算法非常重要。本文提出了基于時間自動機的控制網絡最大延遲分析方法，通過建立網絡調度的時間自動機模型，用模型檢查方法分析網絡的最大延遲，并給出了三種控制網絡的時間自動機模型。 提高運動控制網絡通信的可靠性可有效地降低網絡延遲，本文分析了電磁干擾對通信的影響，提出了