【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種電機協(xié)同控制方法，特別是涉及一種多核異構(gòu)控驅(qū)一體內(nèi)外部軸電機協(xié)同控制方法，屬于電機協(xié)同控制方法。
技術(shù)介紹
1、根據(jù)測量得到的時鐘偏移和傳輸延時，主站會對每個從站的時鐘進行補償，以確保它們與參考時鐘保持同步。
2、在周期性運行階段，主站會繼續(xù)發(fā)送同步數(shù)據(jù)幀來動態(tài)補償時鐘漂移，確保整個網(wǎng)絡(luò)的時鐘同步精度。
3、在許多工業(yè)應(yīng)用中，如機器人、數(shù)控機床等，常常需要配備多個外部電機協(xié)同工作以實現(xiàn)復(fù)雜的運動控制。例如焊接應(yīng)用中，機器人需要配備雙軸的變位機，進行復(fù)雜工件的焊接，傳統(tǒng)的多軸電機控制系統(tǒng)通常采用獨立控制單元，通過總線或網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)各軸之間的協(xié)調(diào)，機器人內(nèi)部軸電機驅(qū)動器是通過常用的ethercat總線進行連接，如果需要增加外部軸，只需要購買支持ethercat總線驅(qū)動器，連接上去即可，ethercat協(xié)議中的分布式時鐘機制會幫助實現(xiàn)內(nèi)外部軸電機控制數(shù)據(jù)的同步。
4、但是對于控驅(qū)一體類型的控制器來說，內(nèi)部軸電機的驅(qū)動器并不是通過常用的總線進行控制的，而是通過芯片內(nèi)部的共享內(nèi)存和axi總線進行數(shù)據(jù)交互，其中為了降低成本和開發(fā)維護難度，并不會加入ethercat這類型的協(xié)議棧，在需要添加外部軸時，有兩個選擇，一是拓展控制器內(nèi)部的驅(qū)動模塊，但是我們的控制器是一個標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，面對千變?nèi)f化的市場，是很難適應(yīng)的，二就是加入帶有總線協(xié)議的外部驅(qū)動器，由于類似于ethercat協(xié)議是以第一個從站作為基準(zhǔn)，這就會在一些需要協(xié)同應(yīng)用的過程中涉及到控制數(shù)據(jù)同步的問題，控驅(qū)一體內(nèi)部控制時鐘都需要與第一個從站
5、同時，類似于驅(qū)控一體這一類產(chǎn)品，往往采用多核異構(gòu)芯片或多芯片組成，這就會出現(xiàn)各個核芯或芯片的時鐘頻率并不一致，隨著時間的推移，會產(chǎn)生累計誤差，從而導(dǎo)致時鐘偏移，需要各部分程序進行周期性時鐘校準(zhǔn)，才能確保同步。
6、目前沒有搜索到其他相關(guān)的解決方案，本專利技術(shù)的目的主要是通過實現(xiàn)a核中的總線協(xié)議主站(ethercat等具有從站時鐘同步功能的協(xié)議棧)，運動規(guī)劃系統(tǒng)；r核中的伺服控制系統(tǒng)；fpga中的電機驅(qū)動系統(tǒng)等控制時鐘實現(xiàn)同步，以實現(xiàn)內(nèi)外部軸的精準(zhǔn)協(xié)同控制，滿足應(yīng)用中的高精要求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的主要目的是為了提供一種多核異構(gòu)控驅(qū)一體內(nèi)外部軸電機協(xié)同控制方法。
2、本專利技術(shù)的目的可以通過采用如下技術(shù)方案達到：
3、一種多核異構(gòu)控驅(qū)一體內(nèi)外部軸電機協(xié)同控制方法，包括用于該控制方法的控制系統(tǒng)；
4、所述控制系統(tǒng)包括運控系統(tǒng)，該運控系統(tǒng)共享內(nèi)存至主站程序和伺服控制程序；
5、主站程序通過工業(yè)總線連接外部驅(qū)動模塊，并通過外部驅(qū)動模塊連接外部電機軸；
6、伺服控制程序通過axi總線連接fpga模塊，并通過fpga模塊連接機器人內(nèi)部軸。
7、優(yōu)選的，包括如下步驟：
8、步驟一：將控驅(qū)一體通過現(xiàn)場總線與外部軸連接；
9、步驟二：獲取外部軸機械運動參數(shù)，建立機器人與外部軸的坐標(biāo)關(guān)系；
10、步驟三：運控系統(tǒng)對機器人內(nèi)部軸與外部軸進行統(tǒng)一規(guī)劃，生成插補軌跡；
11、步驟四：以主站程序時鐘為基準(zhǔn)，主站在每個周期的起始時刻將會獲取到arm核的全局計數(shù)器和fpga核的微秒計數(shù)器數(shù)值；
12、步驟五：通過主站程序，中間層程序，伺服控制程序，fpga程序需要經(jīng)過逐層握手和總線穩(wěn)定性性檢測；
13、步驟六：握手通過后進入時鐘校準(zhǔn)環(huán)節(jié)，主站程序通過在線程執(zhí)行的起始時刻獲取到arm核全局計數(shù)器計數(shù)值；
14、步驟七：主站程序通過周期計數(shù)值加1的方式觸發(fā)fpga鎖存主站起始時刻的時鐘計數(shù)器數(shù)值cnt，定義fpga當(dāng)前周期結(jié)束時刻計數(shù)值為fpgaendcnt，周期計數(shù)數(shù)位cyclecnt，則：
15、fpgaendcnt＝cnt+cyclecnt；
16、步驟八：r核的伺服控制程序運行與中斷函數(shù)中，通過被fpga觸發(fā)運行，并通過自身的計數(shù)器，記錄當(dāng)前計數(shù)值servocnt,計算得到當(dāng)前周期的結(jié)束計數(shù)值為servoendcnt；
17、步驟九：各部分程序通過已知的周期結(jié)束時間，計算出當(dāng)前周期的第tus時刻，分別定義主站程序的第tus時刻為mastert，中間層為midt，fpga為fpgat，伺服控制程序為servot，則：
18、mastert＝time+t*全局計數(shù)器微秒計數(shù)數(shù)；
19、midt＝time+t*全局計數(shù)器微秒計數(shù)數(shù)；
20、fpgat＝cnt+t*fpga時鐘計數(shù)器微秒計數(shù)數(shù)；
21、servot＝servocnt+t*r核計數(shù)器微秒計數(shù)數(shù)；
22、步驟十：當(dāng)?shù)竭_出當(dāng)前周期的第tus時刻，各部分程序首先從相應(yīng)的內(nèi)存或寄存器中讀取指令信息與反饋信息，然后執(zhí)行對應(yīng)的運動規(guī)劃程序與電機控制驅(qū)動程序，執(zhí)行完成后，向內(nèi)存，總線或寄存器寫入相應(yīng)的控制指令和反饋信息；
23、步驟十一：等待周期時間結(jié)束后，跳轉(zhuǎn)至?xí)r鐘校準(zhǔn)，周期性循環(huán)，達到內(nèi)外部驅(qū)動控制指令與反饋信息的同步。
24、優(yōu)選的，在步驟三中中間層負(fù)責(zé)運控系統(tǒng)的調(diào)度，主站程序接收運控系統(tǒng)指令，然后通過總線下發(fā)外部驅(qū)動，外部驅(qū)動接收到控制指令，對外部軸進行控制；伺服控制程序接收到運控系統(tǒng)的指令，通過axi總線下發(fā)指令給fpga，fpga接收到指令實現(xiàn)對內(nèi)部軸的控制。
25、優(yōu)選的，步驟四還包括該計數(shù)值分別傳遞給中間層程序和fpga核，他們也將該時刻作為起始時刻，計算周期結(jié)束時刻，通過每周期的重復(fù)校準(zhǔn)，達到同步的目的。
26、優(yōu)選的，在步驟六中穩(wěn)定性檢測需要主站程序每個周期的初始階段對自身的周期計數(shù)值加1，并寫入共享內(nèi)存ocm4，伺服通過計算兩次周期數(shù)加1的時間差值，并存入環(huán)形數(shù)組dif[n]，考慮到時間的波動和允許誤差的存在，時間單位為62.5us，即允許時間偏差在62.5us的時間內(nèi)；
27、當(dāng)環(huán)形數(shù)組dif[n]內(nèi)所有數(shù)值相等時，穩(wěn)定性檢測通過。
28、優(yōu)選的，步驟六還包括將該計數(shù)值time寫入ocm6，中間層通過獲取該計數(shù)值計算當(dāng)前周期的結(jié)束時間，定義周期結(jié)束時間為midendtimer，周期時間為cycletime,則：
29、midendtimer＝time+cycletime。
30、本專利技術(shù)的有益技術(shù)效果：
31、本專利技術(shù)提供的一種多核異構(gòu)控驅(qū)一體內(nèi)外部軸電機協(xié)同控制方法，將控驅(qū)一體通過現(xiàn)場總線與外部軸連接，獲取外部軸機械運動參數(shù)，建立機器人與外部軸的坐標(biāo)關(guān)系，運控系統(tǒng)對機器人內(nèi)部軸與外部軸進行統(tǒng)一規(guī)劃，生成插補軌跡，以主站程序時鐘為基準(zhǔn)，主站在每個周期的起始時刻將會獲取到arm核的全局計數(shù)器和fpga核的微秒計數(shù)器數(shù)值，通過主站程序，中間層程序，伺服控制程序，fpga程序需要經(jīng)過逐層握手和總線穩(wěn)定性性檢測，握手通過后進入時鐘校準(zhǔn)環(huán)節(jié)，主站程序通過在線程執(zhí)行的起始時本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種多核異構(gòu)控驅(qū)一體內(nèi)外部軸電機協(xié)同控制方法，其特征在于：包括用于該控制方法的控制系統(tǒng)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多核異構(gòu)控驅(qū)一體內(nèi)外部軸電機協(xié)同控制方法，其特征在于：包括如下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多核異構(gòu)控驅(qū)一體內(nèi)外部軸電機協(xié)同控制方法，其特征在于：在步驟三中中間層負(fù)責(zé)運控系統(tǒng)的調(diào)度，主站程序接收運控系統(tǒng)指令，然后通過總線下發(fā)外部驅(qū)動，外部驅(qū)動接收到控制指令，對外部軸進行控制；伺服控制程序接收到運控系統(tǒng)的指令，通過AXI總線下發(fā)指令給FPGA，F(xiàn)PGA接收到指令實現(xiàn)對內(nèi)部軸的控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多核異構(gòu)控驅(qū)一體內(nèi)外部軸電機協(xié)同控制方法，其特征在于：步驟四還包括該計數(shù)值分別傳遞給中間層程序和FPGA核，他們也將該時刻作為起始時刻，計算周期結(jié)束時刻，通過每周期的重復(fù)校準(zhǔn)，達到同步的目的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多核異構(gòu)控驅(qū)一體內(nèi)外部軸電機協(xié)同控制方法，其特征在于：在步驟六中穩(wěn)定性檢測需要主站程序每個周期的初始階段對自身的周期計數(shù)值加1，并寫入共享內(nèi)存ocm4，伺服通過計算兩次周期數(shù)加1的時間
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多核異構(gòu)控驅(qū)一體內(nèi)外部軸電機協(xié)同控制方法，其特征在于：步驟六還包括將該計數(shù)值Time寫入ocm6，中間層通過獲取該計數(shù)值計算當(dāng)前周期的結(jié)束時間，定義周期結(jié)束時間為MidEndTimer，周期時間為CycleTime,則：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種多核異構(gòu)控驅(qū)一體內(nèi)外部軸電機協(xié)同控制方法，其特征在于：包括用于該控制方法的控制系統(tǒng)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多核異構(gòu)控驅(qū)一體內(nèi)外部軸電機協(xié)同控制方法，其特征在于：包括如下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多核異構(gòu)控驅(qū)一體內(nèi)外部軸電機協(xié)同控制方法，其特征在于：在步驟三中中間層負(fù)責(zé)運控系統(tǒng)的調(diào)度，主站程序接收運控系統(tǒng)指令，然后通過總線下發(fā)外部驅(qū)動，外部驅(qū)動接收到控制指令，對外部軸進行控制；伺服控制程序接收到運控系統(tǒng)的指令，通過axi總線下發(fā)指令給fpga，fpga接收到指令實現(xiàn)對內(nèi)部軸的控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多核異構(gòu)控驅(qū)一體內(nèi)外部軸電機協(xié)同控制方法，其特征在于：步驟四還包括該計數(shù)值分別傳遞給中間層程序和fpga核，他們也將該...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張立群，招子安，植鍵鋒，張興恩，陳文恒，
申請(專利權(quán))人：佛山智能裝備技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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