一種用于控制多個執行器的控制系統技術方案

一種用于控制執行器的控制系統，包括：中央處理器(4)、多個執行器(10)以及用于控制相應執行器的多個伺服系統(9)。每個伺服系統獨立于中央處理器可操作，以根據參考值(R)控制受控參數(Y)。伺服系統和中央處理器經由非確定性通信系統(1，2，5，6，7，8)通信。中央處理器和伺服系統經由非確定性通信系統將表示由伺服系統測量的、參考值R和受控參數的實際值Y之間的偏差的信號提供給中央處理器。中央處理器將由各個伺服系統測量的偏差(R-Y)彼此進行比較。

Control system for controlling multiple actuators

A control system for controlling an actuator includes a central processor (4), a plurality of actuators (10), and a plurality of servo systems () for controlling the corresponding actuator. Each servo system operates independently of the central processor to control the controlled parameter (Y) according to the reference value (R). The servo system and the central processor communicate via a non deterministic communication system (1, 2, 5, 6, 8). The central processing unit and the servo system provide a signal representing the deviation between the reference value R and the actual value Y of the controlled parameter through the non deterministic communication system. The central processing unit compares the deviations (R-Y) measured by each servo system to each other.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
技術介紹
例如打印機的系統可以具有多個執行器，例如電機。所有執行器的控制由通過總線系統聯接到執行器的中央處理器或主處理器完成。因為所有伺服檢查由主處理器完成，因此其具有良好的同步能力。但是，隨著要被控制的電機數量的增加，在中央處理器處消耗的資源可能過多。因此，中央控制適合于具有少量執行器的系統。附圖說明圖1是根據實施方式的執行器系統的示例示意框圖；以及圖2是根據實施方式的包括執行器的伺服系統的示例簡化框圖。具體實施方式根據通過示例方式給出的、參考附圖進行的本專利技術優選示例的下述說明，本專利技術的特征和優點將是顯而易見的。在具有多個執行器的系統中，提供中央處理器來經由通信系統控制和同步執行器的操作。例如，由于打印機硬件部件的重量或尺寸，部件的運動必須通過不止一個執行器(例如，電機)來完成。必須同步所有涉及的執行器的運動以避免強迫機械部分或破壞機械部分及高準確性地實施多個部件的關鍵運動。期望分散對執行器的控制以允許控制較大數量的執行器，但是存在如下需要：集中監控執行器的操作以確保對執行器的運動和位置進行同步。然而，在分散系統中，由于通信系統的延遲，存在監控執行器真實位置的問題。圖1的系統包括中央處理器4，中央處理器4通過非確定性通信系統1鏈接到多個執行器，在此示例中，鏈接到伺服系統3A、伺服系統3B。非確定性通信系統是在其中沒有定義通過系統發送的信號的時序的系統。這種系統的一個示例是CAN總線系統，并且圖1的系統使用CAN總線系統。CAN總線系統包括總線2。伺服系統3A、伺服系統3B以及中央處理器4通過接口聯接到總線2，伺服系統3A、伺服系統3B以及中央處理器4中的每一個包括收發器6和CAN控制器5。中央處理器通過CAN控制器5和收發器6聯接到總線2。伺服系統3A通過CAN控制器8和收發器7聯接到總線2。伺服系統3B與伺服系統3A相同。伺服系統3A包括執行器10以及控制執行器10的主機CPU9，在此示例中，執行器10是電機。執行器10使被執行機構11運動，在此示例中，被執行機構11是打印機的部件。伺服系統3B是相同的，并且在此示例中，如伺服系統3A，伺服系統3B使打印機的同一部件運動。中央處理器4經由CAN總線系統2，通過將指令發送到主機CPU9而對伺服系統3A、伺服系統3B的主機CPU9編程。指令為伺服系統3A和伺服系統3B提供參考值R，該參考值R限定系統的期望輸出值Y，在此示例中，期望輸出值Y是位置和/或速度。例如，參考值限定執行器運動的期望軌跡，例如位置和/或速度，從而以期望方式驅動被執行機構11。一旦主機CPU9被編程，就由主機CPU9控制實際運動的伺服控制。每個主機CPU9監控實際軌跡，并且如果實際軌跡與期望軌跡相差超過預定數量則停止運動。在中央處理器4想要啟動運動時，其將“啟動”信號廣播到所有遠程主機CPU9。主機CPU9將表示執行器輸出的實際值Y和期望值R之間的偏差(之差)的信號傳輸給中央處理器4。在此示例中，信號表示參考值和實際值之差或之間的偏差R-Y。中央處理器4監控該偏差。在一個示例中，中央處理器4比較各個執行器的偏差。如果偏差在預設容限范圍內是相同的，那么不需要采取行動。如果偏差彼此相差超過預定閾值量，那么中央處理器4停止所有執行器的運動。由中央處理器以比測量伺服系統3中的伺服誤差的頻率低的頻率監控和比較執行器的偏差R-Y。監控偏差R-Y并比較偏差的頻率是系統設計者的一種選擇，例如，如果執行器組正緩慢地使大的被執行機構運動，那么可以每秒監控偏差一次，然而如果使較小的被執行機構更加快速地運動，那么將更加頻繁地監控偏差。通過進一步闡釋，執行器隨著時間機械地降低性能，因此實際位置和期望位置之間的偏差可能增加。在一定程度上，由主機CPU9提供的伺服控制維持被執行機構11的期望位置，即使當執行器性能降低時。此外，相同的電機有可能類似地降低性能。然而，如果性能降低不相似，那么被執行機構和/或執行器的運動可能涉及用力過度(excessiveforce)。由中央處理器監控的各個伺服系統的偏差之差允許檢測到不同的性能降低。中央處理器4監控由每個伺服系統測量的偏差R-Y，而不是絕對位置。中央處理器4可以發送請求到每個伺服系統，請求伺服系統提供偏差R-Y，或者每個伺服系統可以在沒有這種請求的情況下發送偏差到中央處理器。參考圖2，圖2是伺服系統的簡化框圖，伺服系統操作以最小化伺服誤差E，該伺服誤差是應用到系統的期望或參考值R和反饋的實際值H*Y之差，其中Y是該系統的實際輸出值，且H是反饋路徑的傳遞函數。R和Y例如可以是位置或速度。一些伺服可以控制位置和速度兩者。通過中央處理器4，期望值R被提供給主機CPU9。一旦被編程，伺服系統操作以獨立于中央控制器4來最小化伺服誤差E。伺服系統具有正向路徑G，該路徑包括執行器10并且還可包括制動機構11。傳感器15檢測系統的輸出的實際值Y。值Y被反饋回具有傳遞函數H的控制器93。減法器91計算伺服誤差E＝R-H*Y。由減法器92計算的偏差R-Y用于經由非確定性通信系統提供給中央處理器4。然而，為了便于闡釋，控制器93以及減法器91和減法器92顯示為硬件框，但在此示例中，它們通過由主機CPU9運行的軟件來實現。各個伺服系統中的每一個可以被編程以監控其自身的偏差R-Y的值，并且如果該值超過預定量，則停止其執行器的運動。中央處理器接收偏差值，確定該偏差值太高，并發送信號到其它伺服以停止運動。(應該注意，偏差(R-Y)與伺服誤差E＝R-H*Y是不同的)。通信系統1是非確定性的。通過使用主機CPU9來控制執行器，需要以高頻率精確測量的每個執行器的伺服控制，不要求使用通信系統1。使用主機CPU9還允許到執行器的短信號路徑，即短電纜，其具有降低的噪音和較低的成本。中央處理器4通過CAN總線系統1以低頻率接收偏差值R-Y，并且具有不確定的時序。因為執行器的伺服控制由獨立于中央處理器的主機處理器實施，(一旦主機處理器已經由中央處理器編程)，因此控制系統的可擴展性是高的：添加更多的伺服系統和執行器對中央處理器具有小的影響。前述說明假定執行器3A、執行器3B驅動同一單個打印機部件。打印機可以包括其它部件，其它部件中的每一個由一個或多個其它執行器驅動。中央處理器4通過執行器協調所有打印機部件的運動的控制。該系統可以具有若干同步的執行器組。這意味著所有執行器將在同時運動并具有同一速度。該系統可以具有兩個或更多個由一個或更多個本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于控制執行器的控制系統，所述系統包括：中央處理器；多個執行器；用于控制相應執行器的多個伺服系統；每個伺服系統獨立于所述中央處理器可操作，以根據參考值控制受控參數的實際值；以及非確定性通信系統，所述多個伺服系統和所述中央處理器經由所述非確定性通信系統通信，其中所述多個伺服系統經由所述非確定性通信系統將表示由所述多個伺服系統測量的、所述參考值和所述實際值之間的偏差的信號提供給所述中央處理器，并且所述中央處理器比較由各個伺服系統測量的偏差。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種用于控制執行器的控制系統，所述系統包括：
中央處理器；
多個執行器；
用于控制相應執行器的多個伺服系統；
每個伺服系統獨立于所述中央處理器可操作，以根據參考值控制受控參數的實際
值；以及
非確定性通信系統，所述多個伺服系統和所述中央處理器經由所述非確定性通信
系統通信，
其中所述多個伺服系統經由所述非確定性通信系統將表示由所述多個伺服系統測
量的、所述參考值和所述實際值之間的偏差的信號提供給所述中央處理器，并且所述
中央處理器比較由各個伺服系統測量的偏差。
2.根據權利要求1所述的控制系統，其中所述中央處理器在比較的偏差之差超過
預定閾值的情況下，停止所述多個執行器的操作。
3.根據權利要求1所述的控制系統，其中伺服系統(9)包括用于控制與該伺服
系統關聯的執行器的可編程主機處理器，并且所述中央處理器經由所述通信系統對每
個主機處理器進行編程，以根據所述參考值限定通過該伺服系統對所述受控參數的控
制。
4.根據權利要求1所述的控制系統，其中所述非確定性通信系統是CAN總線系
統或者以太網通信系統。
5.根據權利要求1所述的控制系統，其中每個伺服系統以比監控該伺服系統中的
伺服誤差的頻率低的頻率將偏差值提供給所述中央處理器。
6.根據權利要求1所述的控制系統，其中所述中央處理器請求通過所述伺服系統
供應所述偏差值。
7.根據權利要求1所述的控制系統，其中所述中央處理器在由所述伺服系統中至
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：塞昆迪諾·維桑特·維桑特，英瓦爾·羅索·塞思尼，圖奧莫·埃爾雅·凱科寧，
申請(專利權)人：惠普發展公司，有限責任合伙企業，
類型：發明
國別省市：美國;US