基于时钟同步的网络化运动控制策略研究

• 作者: 周祖德 陈冰
• 来源期刊: 数字制造科学
• 关键词: 网络化控制 预测控制 时间自动机 时钟同步
• 年，卷（期）: 2006,（2）
• 字数: 15693字
• 语种: 中文

摘要

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。