基于时钟同步的网络化运动控制策略研究

网络化运动控制系统(Networked Motion Control Systems，NMCS)是运动控制器与数字智能驱动器通过串行通信网络相连的控制系统。NMCS需要通过控制网络在控制器和各个运动部件之间高频率、低延迟和实时地交换控制和传感数据，以保证控制的高速度和高精度。串行控制网络本质上是有限带宽和异步的，这是网络化控制应用所面临的主要障碍。在中国国家自然科学基金重点项目《网络环境下的数字制造理论与关键技术》资助下，提出基于预测控制和网络时钟同步解决方案。 讨论网络同步在多轴协调运动控制中的作用，提出一种基于网络时钟同步的分布式插补方法。通过分析网络延迟对单轴跟踪控制性能的影响，提出基于时间戳和预测控制的补偿方法。对固定网络延迟，采用Smith预估器加以补偿，并应用零相位误差跟踪控制和Youla参数化改善其动态特性和鲁棒性。对随机时变网络延迟，采用广义预测控制算法和报文缓冲机制加以补偿。仿真和实验结果证明算法的有效性。     

基于CANopen协议的同步运动控制器

根据CANopen协议高实时性与高可靠性的特点,结合CANopen开放的源码及STM32处理器的硬件资源,设计了一款多轴同步运动控制器,实现了对多轴同步运动系统的网络管理及同步数据的实时传输,并通过截取通讯报文进行了实验分析,表明该控制器具有较高的实时性与可靠性.     

无线传感器网络时钟同步技术综述

时钟同步是无线传感器网络的一项重要支撑技术.介绍了影响时钟同步的主要因素和应该考虑的几个方面问题,并对现有几类主要同步算法作了介绍.     

网络冗余系统中精确时钟同步方法

精确时钟协议IEEE1588在分布式制系统中应用广泛.但是在基于并行化网络冗余的分布式控制系统中,IEEE1588协议由于在状态机设计中没有考虑网络冗余的情况,由于同步线路延时计算偏差,造成网络冗余系统的时钟同步存在切换扰动,导致系统在冗余网络切换过程中出现同步偏差.本文在深入分析了IEEE1588协议在网络冗余系统中造成切换扰动的原因.并且,在兼容IEEE1588协议基础上,提出了网络冗余时钟同步方式,以及基于该方法的冗余同步优化算法,解决了冗余网络切换过程中时钟同步的偏差.     

不可靠WSN时钟同步网络化输出反馈MPC量化分析

在Cyber-Physical环境下,时钟同步双向信息交换过程中,包含时钟信息的数据包丢失将对时钟同步性能产生影响。讨论了现代控制理论状态空间模型的输出反馈Tubes-MPC时钟同步方法。由分离原理,设计了本地化的状态估计器与控制器,实现了输出反馈Tubes-MPC时钟同步的指数稳定。以不完全量测下的观测模型为基础,定量分析了统计意义下的同步误差方差上界与下界,并采用MPC中Set-Theory-in-Control方法,将完全量测下的干扰误差集合运算于由丢包所引入的附加的估计误差集合,建立了集合约束下的模型预测优化模型。已构建的统一框架下的输出反馈Tubes-MPC时钟同步系统化方法,综合考量了控制理论在线计算复杂度与网络控制观点应用的可行性,对无线网络的不可靠性、网络规模、收敛性能具有鲁棒性,进一步容易扩展为网络级绝对时钟状态空间模型。     

一种基于DSP和CPLD的运动控制卡的设计

随着制造工业发展对各类机械、设备要求的提高,多轴同步控制的对象越来越复杂,范围越来越广,要求的实时性和控制精度越来越高。针对高速多轴同步的应用,提出了一种基于并行总线,以"CPLD+DSP"为核心的运动控制卡设计方案,可以获得较短的控制周期,使多轴同步控制系统具有良好的实时性和高精度。运动控制卡充分应用了DSP运算速度快、总线速度快、采集传送速度快等优点,使得系统的实时性和精度大大提高。     

多轴联动高速运动控制网络的设计与实现

参考商业化运动控制网络Synqnet,提出一种适于数控领域的多轴联动高速运动控制网络结构,完成了相关的网络通信协议、主从节点控制芯片的逻辑设计并给出了其VHDL实现方法。采用Lattice的FPGA器件LFXP2-5实现了主从节点控制芯片,主节点采用S3C2410嵌入式处理器实现了网络硬件,最后通过实验验证了所设计的网络。     

无线传感器网络中延迟补偿的分布式时钟同步算法

时钟同步为无线传感器网络中的节点处理分布式任务提供了一个共同的时间参考,无线传感器网络需要精确的时钟同步来保持数据的一致性和协调性,但是同步过程中的不确定性延迟会严重干扰同步参数的计算.为了消除消息延迟的不确定性对时钟同步的影响,本文考虑高斯分布的消息延迟,建立了新的时钟同步模型,并基于卡尔曼滤波和分布式时钟同步算法,...     

基于实时以太网的多轴运动控制网络的研究

在现代机械制造中,多轴运动控制的应用已经非常广泛,为了有效协调同步各个轴的运动过程,实现高精度的多轴运动控制,一个实时高效的数字通信网络是必不可少的。本文首先介绍了网络化多轴运动系统模型,然后通过分析多轴运动系统对网络通信的需求,提出了一种基于实时以太网的多轴运动控制网络的模型。     

局域网络时钟同步技术综述

针对有参照时钟的自动网络上节点时钟同步问题,综合介绍了局域网络时钟同步处理方法,重点为交换式高负载网络上随机延迟引起的额外同步噪声的处理方法.     

TTCAN的时间同步分析

对基于时间触发的通讯协议TTCAN的耐间同步策略进行了阐述,提出群组内部同步算法的数学模型,并对其同步精度进行了分析。     

多阵面天线运动控制的实现

为了达到机载动中通天线剖面低、迎风面小、动态响应快的要求,介绍了一种3个天线阵面的动中通天线。该天线的多阵面控制系统采用了速度前馈补偿控制策略、同步控制策略和稳定控制策略,使得3个天线阵相互协调、精确运动以快速对准卫星,实现天线与卫星的实时通信功能。建立了系统的运动控制模型,基于MATLAB对无前馈补偿和有前馈补偿两种方式分别进行了仿真。通过仿真和实际测试表明,引入速度前馈补偿大大提高了动态响应性能,达到了机载动中通天线的静态精度和动态跟踪要求。     

DCS系统的时钟同步设计

DCS系统已被广泛应用于生产自动化领域,但系统中各站点设备没有一个统一的时钟标准,影响了系统各站点的同步运行。将指定站点的时钟作为标准,利用DCS系统的现场总线将其发送到其他站点中,可以解决时钟不同步的问题。     

基于PAC的多轴运动控制系统的研究

运动控制是自动化设备的核心技术，而PAC代表着可编程控制器的最新发展。论述了PAC系统和基于PAC的运动控制的定义；提出一种基于PAC的多轴运动控制系统方案；阐述了其的特点和优势；并以泓格公司的I 8094运动控制模块为例，介绍了其应用思路。     

同步控制策略及其典型应用的研究

该文介绍了液压/气动、电机等传动系统中3种经典同步控制策略（同等方式、主从式、交叉耦合控制）。分析了其控制特点并结合典型应用实例进行阐述。随着计算机技术和智能控制理论的发展,近年来国内外在同步控制策略上出现了新方法、新技术,将模糊控制、自适应控制、神经网络控制等应用到同步控制技术中,该文探讨了这些同步控制新方法,并进行了分类总结。最后,介绍了作者目前所从事用于土工试验土体动力学研究的双向电液激振同步控制装置及其同步控制策略。     

时钟同步在电信传输网中的应用及其重要性

论述了时钟同步问题在现代通信网及传输网中的应用及其重要性,并用实例说明日常维护中发现的一些时钟问题和解决方法。随着通信网络的发展,现代通信网的同步性能越来越高,基准定时信号的数量和类型增多的要求,数字同步网应用而生;从而调节通信网中的时钟以建立并保持同步、满足通信网传递业务信息所需的传输和交换性能要求,已成为保证网络定时性能的关键。     

基于Ethernet Powerlink多轴伺服运动控制系统的同步性能研究

研究并设计了基于Ethernet Powerlink技术的多轴伺服运动控制系统的基本结构,阐述了其工作原理,重点从传输延时、偏移补偿和漂移补偿三个方面分析了Ethernet Powerlink多轴伺服运动控制系统的同步性能,并通过试验验证了其同步性能可以满足多轴伺服运动控制领域的要求。     

基于速度交叉耦合的三轮全方位移动机器人多轴协调运动

由于全方位移动机器人运动轨迹通过直线拟和得以实现,依据此特性,在底层运动控制中,针对机器人速度误差进行反向交叉耦合补偿,通过设计合理的耦合误差反馈补偿器,来提高机器人的直线运动能力,充分发挥机器人全方位移动的运动优势,并通过实验验证了该方法的有效性。