多轴运动控制的实现决方案

将更快速的控制环路移至运动控制器提出了从网络主机直到电机终端全程同步的要求。

思路是使所有轴的I/O与网络同步，以使它们全都在一个同步域中运行。图6显示了一个位于网络控制器和电机控制器之间的I/O事件调度器。I/O事件调度器的主要功能是为所有外设生成同步/复位脉冲，使它们与网络流量保持同步。I/O事件调度器获取帧同步信号，该信号来源于网络控制器的本地时钟，并为必须与网络保持同步的所有I/O输出适当的硬件触发信号。

每个I/O都有自己的一组时序/复位要求，这意味着I/O事件调度器必须为每个I/O提供定制的触发信号。虽然触发信号的要求不同，但它们仍拥有一些通用法则。首先，所有触发信号必须以帧同步为基准。其次，存在与每个触发信号相关联的延迟/偏移。该延迟与I/O的固有延迟有关，例如，ADC的转换时间或sinc滤波器的群延迟。第三，存在I/O响应时间，例如，来自ADC的数据传输。I/O事件调度器掌握每个I/O的时序要求，并根据本地时钟连续调整触发/复位脉冲。生成I/O事件调度器每个输出脉冲的原理概述如图中所示。

/O调度器生成触发脉冲

在大多数网络运动控制系统中，帧速率以及帧同步速率等于或低于电机控制器的PWM更新速率。这意味着I/O事件调度器必须每帧周期提供至少一个、也可能是多个触发脉冲。例如，如果帧速率为10 kHz且PWM速率为10 kHz，则I/O事件调度器必须为每一个网络帧提供1个触发脉冲，类似地，如果帧速率为1 kHz且PWM速率为10 kHz，I/O事件调度器必须为每一个网络帧提供10个触发脉冲。这相当于图7中的倍频器。对每个同步脉冲施加延迟时间tD，以补偿每个I/O的固有延迟。I/O事件调度器的最后一个要素是智能滤波功能。每个网络上都会存在一些流量抖动。滤波器可减少触发脉冲的抖动，并确保帧同步频率的变化率受到限制。

图中的下半部分显示了PWM同步的一个示例时序图。请注意，本例中帧同步频率是PWM频率的倍数以及I/O触发信号抖动是如何减小的。

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