專利名稱：多軸同步伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，屬于控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)數(shù)字化離散閉環(huán)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其基本組成是上位控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)?，F(xiàn)有伺服驅(qū)動(dòng)器的基本構(gòu)成如

圖1所示，包括 FPGA (Field-Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)單元，DSP(數(shù)字信號(hào)處理器 Digital Signal Processing，簡稱DSP))單元，電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)控制環(huán)路單元和輔助電路，DSP內(nèi)含PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制)定時(shí)器，PWM定時(shí)器內(nèi)含三個(gè)基本單元-周期寄存器、比較寄存器、計(jì)數(shù)寄存器，其中周期寄存器、比較寄存器是帶影子寄存器的。具體使用中，伺服驅(qū)動(dòng)器需要間隔一段時(shí)間采集上位控制指令，同時(shí)采集伺服電機(jī)的傳感器反饋的即時(shí)電流、即時(shí)速度、即時(shí)位置等狀態(tài)信息，采用既定的控制算法， 對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器的電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制，這個(gè)調(diào)節(jié)控制的間隔時(shí)間就是控制周期。電流環(huán)控制周期一般根據(jù)功率模塊的開關(guān)頻率和DSP主頻等參數(shù)確定；而速度環(huán)、位置環(huán)的控制周期相同，一般是電流環(huán)控制周期的整數(shù)倍，即執(zhí)行整數(shù)倍的電流環(huán)控制周期(執(zhí)行的電流環(huán)控制周期個(gè)數(shù)也叫電流環(huán)執(zhí)行次數(shù)值)后執(zhí)行一次速度環(huán)、位置環(huán)控制周期?，F(xiàn)有多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)含有多個(gè)軸伺服驅(qū)動(dòng)器，一般認(rèn)為多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共同接收上位控制器的指令就可以實(shí)現(xiàn)多軸伺服驅(qū)動(dòng)器之間的同步，但實(shí)際執(zhí)行時(shí)每個(gè)軸伺服驅(qū)動(dòng)器卻存在不同步。造成不同步的因素有一、每個(gè)軸伺服驅(qū)動(dòng)器上電并使能起始時(shí)間點(diǎn)是隨機(jī)的，因此各軸伺服驅(qū)動(dòng)器控制環(huán)的控制周期存在起始誤差；二、每個(gè)軸伺服驅(qū)動(dòng)器的時(shí)鐘基礎(chǔ)易受晶振精度、環(huán)境溫度等影響，即使采用很高精度的時(shí)鐘晶體，各軸伺服驅(qū)動(dòng)器控制環(huán)的控制周期的實(shí)際長度并不完全一致，即各軸伺服驅(qū)動(dòng)器控制環(huán)的控制周期長度的存在誤差。經(jīng)示波器觀測(cè)(如圖2所示)，各軸伺服驅(qū)動(dòng)器控制環(huán)的控制周期因誤差形成的相對(duì)滑動(dòng)，控制周期起始點(diǎn)呈現(xiàn)從低到高再從高到低的重復(fù)過程；從圖2中可以分析出，各軸伺服驅(qū)動(dòng)器控制環(huán)的控制周期之間的最大誤差達(dá)到半個(gè)控制周期。上述多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)存在的誤差將一定程度地影響到多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行加工時(shí)的精度。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)公開號(hào)CN101038491A的中國專利公開了一種《與高速串行通訊配合的自我同步的交流伺服系統(tǒng)》，該系統(tǒng)存在的問題是1)該系統(tǒng)基于高速串行通訊，脫離集中控制方式，因此無法提升現(xiàn)有主流的集中多軸系統(tǒng)性能；2)由于將并行多路脈沖指令變成了高速串行數(shù)據(jù)，對(duì)上級(jí)主機(jī)操作系統(tǒng)提出很高的要求，必須使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，否則不能保證發(fā)送串行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性；同時(shí)對(duì)下層各軸伺服驅(qū)動(dòng)器也提出了很高的要求，每個(gè)軸伺服驅(qū)動(dòng)器需要增加高速、高性能和高成本的器件，并且最終的執(zhí)行效果仍低于傳統(tǒng)的集中控制方式；3)該系統(tǒng)的主軸伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)送的同步信號(hào)必須是高速持續(xù)的，其它從軸伺服驅(qū)動(dòng)器每時(shí)每刻都依靠同步信號(hào)來執(zhí)行每一步，一步錯(cuò)步步錯(cuò)，增加了該系統(tǒng)的使用風(fēng)險(xiǎn)。綜合成本、可靠性、運(yùn)行效果等多方面來分析，目前CN101038491A的中國專利系統(tǒng)相比集中控制方式而言性價(jià)比較低。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，提出一種能夠有效減少各軸伺服驅(qū)動(dòng)器控制環(huán)控制周期之間的誤差，從而實(shí)現(xiàn)各軸伺服驅(qū)動(dòng)器同步的多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是一種多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括上位控制器、二個(gè)以上的伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)，所述伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)含F(xiàn)PGA單元、DSP單元、電流環(huán)控制環(huán)路單元、速度環(huán)控制環(huán)路單元、位置環(huán)控制環(huán)路單元和輔助電路；所述伺服驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接上位控制器，其輸出端連接伺服電機(jī)；所述伺服驅(qū)動(dòng)器含有同步中斷處理模塊且彼此連接有同步通訊總線；所述伺服驅(qū)動(dòng)器之一是將其同步中斷處理模塊設(shè)置為定時(shí)向同步通訊總線發(fā)送同步信號(hào)的主伺服驅(qū)動(dòng)器，其余伺服驅(qū)動(dòng)器是將其同步中斷處理模塊設(shè)置為從同步通訊總線接收同步信號(hào)并根據(jù)同步信號(hào)產(chǎn)生中斷、修改電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值和將速度環(huán)內(nèi)的電流環(huán)執(zhí)行次數(shù)值清零的從伺服驅(qū)動(dòng)器。本實(shí)用新型多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的使用過程是1)選定任一伺服驅(qū)動(dòng)器作為，其余伺服驅(qū)動(dòng)器作為從伺服驅(qū)動(dòng)器，將主伺服驅(qū)動(dòng)器的同步中斷處理模塊設(shè)置為定時(shí)向同步通訊總線發(fā)送同步信號(hào)，將從伺服驅(qū)動(dòng)器的同步中斷處理模塊設(shè)置為從同步通訊總線接收送同步信號(hào)；幻上電初始化，各伺服驅(qū)動(dòng)器按其原始電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值產(chǎn)生電流環(huán)控制周期長度；3)主伺服驅(qū)動(dòng)器按設(shè)定時(shí)間間隔發(fā)出同步信號(hào)到同步通訊總線，從伺服驅(qū)動(dòng)器通過同步通訊總線接受同步信號(hào)并產(chǎn)生同步中斷；4)在從伺服驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的第一次同步中斷中，同步中斷處理模塊讀取電流環(huán)計(jì)時(shí)長度值，將原始電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值加上電流環(huán)計(jì)時(shí)長度值后形成的新電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值設(shè)為中斷后的第二個(gè)電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值，并按新電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值產(chǎn)生中斷后的第二個(gè)電流環(huán)控制周期長度，同時(shí)，同步中斷處理模塊將速度環(huán)內(nèi)的電流環(huán)執(zhí)行次數(shù)值清零，將中斷后的第三個(gè)及以后的電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值重新恢復(fù)為原始電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值，并按原始電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值產(chǎn)生中斷后的第三個(gè)及以后的電流環(huán)控制周期長度；5)在從伺服驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的第二次同步中斷及后續(xù)同步中斷中，同步中斷處理模塊只將中斷后的第二個(gè)電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值修改為新電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值，當(dāng)電流環(huán)計(jì)時(shí)長度值> 1/2原始電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值時(shí)，新電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值= 2X上一次電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值-電流環(huán)計(jì)時(shí)長度值，當(dāng)電流環(huán)計(jì)時(shí)長度值< 1/2原始電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值時(shí)，新電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值=上一次電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值+電流環(huán)計(jì)時(shí)長度值，將中斷后的第三個(gè)及以后的電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值重新恢復(fù)為原始電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值，并按原始電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值產(chǎn)生中斷后的第三個(gè)及以后的電流環(huán)控制周期長度；6)如果從伺服驅(qū)動(dòng)器在設(shè)定時(shí)間間隔內(nèi)未收到同步信號(hào)，則跳轉(zhuǎn)至步驟3)重新開始同步調(diào)節(jié)，否則重復(fù)步驟5)。本實(shí)用新型的多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的有益效果是由于通過設(shè)定的主伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)出同步信號(hào)并經(jīng)同步通訊總線被其他從伺服驅(qū)動(dòng)器接收，再通過設(shè)置的同步中斷處理模塊對(duì)從伺服驅(qū)動(dòng)器的定時(shí)器的周期寄存器和比較寄存器內(nèi)的電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值和電流環(huán)執(zhí)行次數(shù)值進(jìn)行動(dòng)態(tài)修改，從而可以使各伺服驅(qū)動(dòng)器的各控制環(huán)的控制周期的起始點(diǎn)在產(chǎn)生同步中斷后不斷重新對(duì)齊；因此相比現(xiàn)有多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值均是不變的固定值，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法使各伺服驅(qū)動(dòng)器的各控制環(huán)的控制周期之間的誤差在同步中斷間隔內(nèi)得以大大縮小，而且即使出現(xiàn)偶爾的同步信號(hào)丟失對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響細(xì)微，從而大大增強(qiáng)各伺服驅(qū)動(dòng)器之間的同步性，進(jìn)而保證多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行加工時(shí)的精度。上述技術(shù)方案的完善是所述電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值儲(chǔ)存于伺服驅(qū)動(dòng)器的定時(shí)器的周期寄存器內(nèi)，所述電流環(huán)執(zhí)行次數(shù)計(jì)數(shù)值儲(chǔ)存于伺服驅(qū)動(dòng)器的隨機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)。上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善是所述同步信號(hào)是指由主驅(qū)動(dòng)器的FPGA單元按照設(shè)定參數(shù)定時(shí)發(fā)送的邊沿觸發(fā)信號(hào)。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的作進(jìn)一步說明。圖1是現(xiàn)有伺服驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是現(xiàn)有多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)未進(jìn)行同步處理時(shí)的控制環(huán)控制周期的波形分析圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的架構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在第一次同步中斷時(shí)的控制環(huán)控制周期的波形分析圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在第二次同步中斷時(shí)的控制環(huán)控制周期的波形分析圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例本實(shí)施例的多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖3所示，包括上位控制器100、三個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器 1-1、1-2、1-3和三個(gè)伺服電機(jī)5-1、5-2、5-3，本實(shí)施例為方便說明選定三個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器。伺服驅(qū)動(dòng)器一般內(nèi)含F(xiàn)PGA單元、DSP單元、電流環(huán)控制環(huán)路單元、速度環(huán)控制環(huán)路單元、位置環(huán)控制環(huán)路單元和輔助電路；伺服驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接上位控制器，其輸出端連接伺服電機(jī)。以上均是現(xiàn)有技術(shù)，其他現(xiàn)有技術(shù)在此不再贅述。三個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器1-1、1_2、1-3均含有同步中斷處理模塊4且三個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器1-1、 1-2、1-3彼此之間連接有同步通訊總線2，伺服驅(qū)動(dòng)器之一 1-1是將其同步中斷處理模塊4 設(shè)置為定時(shí)向同步通訊總線2發(fā)送同步信號(hào)的主伺服驅(qū)動(dòng)器，其余伺服驅(qū)動(dòng)器1-2、1-3是將其同步中斷處理模塊4設(shè)置為從同步通訊總線2接收同步信號(hào)并根據(jù)同步信號(hào)產(chǎn)生中斷、修改電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值和將速度環(huán)內(nèi)的電流環(huán)執(zhí)行次數(shù)值清零的從伺服驅(qū)動(dòng)器。[0024]同步信號(hào)是指由主驅(qū)動(dòng)器1-1的FPGA單元按照設(shè)定參數(shù)定時(shí)發(fā)送的邊沿觸發(fā)信號(hào)。本實(shí)施例的多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的使用過程見前述實(shí)用新型內(nèi)容，在此不再贅述。如圖4所示，在第一次同步中斷時(shí)，在豎虛線A處(即第一個(gè)電流環(huán)控制周期處)， 同步中斷處理模塊4對(duì)從伺服驅(qū)動(dòng)器1-2、1-3的第二個(gè)電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值進(jìn)行修改并將速度環(huán)內(nèi)的電流環(huán)執(zhí)行次數(shù)值清零，此時(shí)可看出從伺服驅(qū)動(dòng)器1-2、1_3的的第二個(gè)電流環(huán)控制周期長度發(fā)生了變化，在豎虛線B處(即第三個(gè)電流環(huán)控制周期開始處)，三個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器1-1、1_2、1-3的電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)的控制周期起始點(diǎn)已經(jīng)基本對(duì)齊。[0027]如圖5所示，在第二次同步中斷時(shí)，在豎虛線Al處(即第一個(gè)電流環(huán)控制周期處) 同步中斷處理模塊4只對(duì)從伺服驅(qū)動(dòng)器1-2、1-3的第二個(gè)電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值進(jìn)行修改，在豎虛線Bl處(即第三個(gè)電流環(huán)控制周期開始處)，三個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器1-1、1-2、1-3的電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)的控制周期起始點(diǎn)已經(jīng)基本對(duì)齊。分別對(duì)比圖4和圖2或圖5和圖2，采用本實(shí)施例的多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其同步控制方法可以實(shí)現(xiàn)各伺服驅(qū)動(dòng)器的同步。另外以伺服驅(qū)動(dòng)器動(dòng)力輸出的伺服電機(jī)采用2500線編碼器為例，將本實(shí)施例的多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與采用現(xiàn)有多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的具體對(duì)比計(jì)算說明如下2500線編碼器的每圈脈沖數(shù)為10000，伺服驅(qū)動(dòng)器的晶振頻率=40MHz，設(shè)定晶振精度是lOOppm，設(shè)定同步中斷時(shí)間間隔是100ms (微秒)，設(shè)定伺服驅(qū)動(dòng)器的原有電流環(huán)控制周期是lOOus，速度環(huán)和位置環(huán)控制周期為電流環(huán)周期的10倍=IOOus X 10 = IOOOus, 儲(chǔ)存于從伺服驅(qū)動(dòng)器的定時(shí)器的周期寄存器內(nèi)的電流環(huán)控制周期值=100US + 40MHz =， 則指令脈沖產(chǎn)生1500RPM轉(zhuǎn)的脈沖頻率為=1500 + 60 X 10000/s = 250kHz,每個(gè)指令脈沖平均周期為=ls/250000= 1000000us/250000 = 4us,在半個(gè)速度環(huán)或位置環(huán)控制周期(即500us)內(nèi)最多將會(huì)產(chǎn)生125個(gè)脈沖誤差 (=500us + 4us = 125)。采用本實(shí)施例的多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)后，各伺服驅(qū)動(dòng)器之間控制環(huán)控制周期的誤差最大只有IOus(產(chǎn)生同步中斷之后到下一次同步中斷之前，各伺服驅(qū)動(dòng)器的控制環(huán)控制周期仍然會(huì)相對(duì)滑動(dòng)，按同步中斷時(shí)間間隔IOOms和晶振精度IOOppm計(jì)算，100ms +IOOppm = IOOms +10000 = 0. OOlms = IOus)，則最多只會(huì)產(chǎn)生 2. 5 個(gè)脈沖誤差(=10us + 4us = 2. 5)。 這樣相比現(xiàn)有125個(gè)脈沖誤差，可以大大減小多軸加工時(shí)帶來的插補(bǔ)誤差。上述本實(shí)施例的多軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中還需要說明的是(包括現(xiàn)有技術(shù))1)同步中斷設(shè)為最高優(yōu)先級(jí)別，以便DSP的快速響應(yīng)，可屏蔽中斷，除復(fù)位和非屏蔽中斷匪I外其它中斷此時(shí)無法響應(yīng)。2)現(xiàn)有技術(shù)中，周期寄存器中被賦值(即電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值)以后一般是固定不變的，電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值乘以時(shí)鐘基礎(chǔ)(時(shí)基)就是電流環(huán)控制周期。 比較寄存器的計(jì)數(shù)值(即電流環(huán)比較值)在每個(gè)電流環(huán)控制周期根據(jù)輸入和反饋量動(dòng)態(tài)修改，電流環(huán)比較值決定了輸出PWM波形的占空比。計(jì)數(shù)寄存器的計(jì)數(shù)值(電流環(huán)計(jì)時(shí)長度)在一個(gè)電流環(huán)控制周期內(nèi)先是從零開始不斷遞增，當(dāng)電流環(huán)計(jì)時(shí)長度等于電流環(huán)比較值時(shí)，PWM輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)，當(dāng)電流環(huán)計(jì)時(shí)長度等于電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值時(shí)，電流環(huán)計(jì)時(shí)長度開始遞減，當(dāng)電流環(huán)計(jì)時(shí)長度又等于電流環(huán)比較值時(shí)，PWM再次發(fā)生翻轉(zhuǎn)，直至電流環(huán)計(jì)時(shí)長度等于0，即刻產(chǎn)生PWM定時(shí)器下溢中斷；然后開始新一輪的計(jì)數(shù)遞增和遞減，周而復(fù)始。3)周期寄存器、比較寄存器是帶影子寄存器的，對(duì)電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值的修改實(shí)際是對(duì)影子寄存器重新賦值，對(duì)第二個(gè)電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值的修改將在第三個(gè)電流環(huán)控制周期中產(chǎn)生效果。只要同步修改各伺服驅(qū)動(dòng)器的電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值和電流環(huán)比較值，就能保證PWM輸出的占空比不變，對(duì)輸出電流的控制不會(huì)造成影響。4)每個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器電流環(huán)控制周期之間的對(duì)齊實(shí)際是在第一次同步中斷發(fā)生后開始的第三個(gè)電流環(huán)控制周期完成的(如圖4和圖5所示的豎虛線B和Bi)，電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值則要修改第二個(gè)電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值)，速度、位置環(huán)的控制周期調(diào)節(jié)的策略是在第一次同步中斷發(fā)生時(shí)，將已經(jīng)進(jìn)行的電流環(huán)執(zhí)行次數(shù)值統(tǒng)一設(shè)置為0(清零)，即第一次同步中斷，將會(huì)不同程度延長各伺服驅(qū)動(dòng)器的速度、位置環(huán)的控制周期一次， 目的是為了在第一次同步中斷發(fā)生后，在主伺服驅(qū)動(dòng)器1-1的第10個(gè)電流環(huán)控制周期后， 調(diào)整各伺服驅(qū)動(dòng)器的速度、位置環(huán)的控制周期的起始點(diǎn)彼此對(duì)齊(如圖4和圖5所示)。5)同步信號(hào)由主伺服驅(qū)動(dòng)器1-1內(nèi)的FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列)定時(shí)產(chǎn)生，然后經(jīng)過隔離及電平轉(zhuǎn)換后發(fā)送至同步通訊總線2。從伺服驅(qū)動(dòng)器1-2、1-3從同步通訊總線 2接收到同步信號(hào)，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換及隔離后輸入到從伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的FPGA，然后向從伺服驅(qū)動(dòng)器1-2、1-3內(nèi)的DSP產(chǎn)生同步中斷，在上位控制器100采用脈沖方式對(duì)各伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制時(shí)，同步信號(hào)是獨(dú)立存在的且與上位控制器100脈沖指令無關(guān)，上位控制器100無需任何改動(dòng)，整個(gè)同步信號(hào)的產(chǎn)生到傳輸無需上位控制器100或伺服驅(qū)動(dòng)器的DSP來干預(yù)。6)同步通訊總線2可使用RS485、CAN、100BASE-TX/RJ45等任何一種電氣接口來實(shí)現(xiàn)。7)伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的DSP產(chǎn)生同步中斷的響應(yīng)誤差(即各從伺服驅(qū)動(dòng)器的各控制環(huán)的控制周期的起始點(diǎn)誤差)最小可小于100ns(按一般同步通訊總線2線長10m， 則10m+300m/us 33ns，考慮最多兩個(gè)指令的執(zhí)行時(shí)間誤差50ns以及其他誤差10ns， 50ns+33ns+10ns = 93ns < 100ns)。本實(shí)用新型的不局限于上述各實(shí)施例，凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種多軸同步伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括上位控制器、二個(gè)以上的伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)， 所述伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)含F(xiàn)PGA單元、DSP單元、電流環(huán)控制環(huán)路單元、速度環(huán)控制環(huán)路單元、位置環(huán)控制環(huán)路單元和輔助電路；所述伺服驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接上位控制器，其輸出端連接伺服電機(jī)；其特征在于所述伺服驅(qū)動(dòng)器含有同步中斷處理模塊且彼此連接有同步通訊總線；所述伺服驅(qū)動(dòng)器之一是將其同步中斷處理模塊設(shè)置為定時(shí)向同步通訊總線發(fā)送同步信號(hào)的主伺服驅(qū)動(dòng)器，其余伺服驅(qū)動(dòng)器是將其同步中斷處理模塊設(shè)置為從同步通訊總線接收同步信號(hào)并根據(jù)同步信號(hào)產(chǎn)生中斷、修改電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值和將速度環(huán)內(nèi)的電流環(huán)執(zhí)行次數(shù)值清零的從伺服驅(qū)動(dòng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多軸同步伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值儲(chǔ)存于伺服驅(qū)動(dòng)器的定時(shí)器的周期寄存器內(nèi)，所述電流環(huán)執(zhí)行次數(shù)計(jì)數(shù)值儲(chǔ)存于伺服驅(qū)動(dòng)器的隨機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述多軸同步伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述同步信號(hào)是指由主驅(qū)動(dòng)器的FPGA單元按照設(shè)定參數(shù)定時(shí)發(fā)送的邊沿觸發(fā)信號(hào)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多軸同步伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，屬于控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括上位控制器、二個(gè)以上伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)，伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)含電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)控制環(huán)路單元；伺服驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接上位控制器，其輸出端連接伺服電機(jī)；選定任一伺服驅(qū)動(dòng)器作為定時(shí)向同步通訊總線發(fā)送同步信號(hào)的主伺服驅(qū)動(dòng)器，其余作為從伺服驅(qū)動(dòng)器，在伺服驅(qū)動(dòng)器之間連接同步通訊總線并設(shè)置用于發(fā)出同步信號(hào)、根據(jù)同步信號(hào)產(chǎn)生中斷并修改電流環(huán)控制周期長度設(shè)定值和將電流環(huán)控制周期執(zhí)行次數(shù)值賦零的同步中斷處理模塊。該系統(tǒng)可以使各伺服驅(qū)動(dòng)器的控制環(huán)控制周期長度之間的誤差在同步中斷間隔內(nèi)得以大大縮小，從而大大增強(qiáng)系統(tǒng)的同步性，并保證系統(tǒng)加工的精度。
文檔編號(hào)H02P5/50GK202094830SQ20112002307
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者劉劍東, 柳德偉 申請(qǐng)人:南京雪曼機(jī)電科技有限公司