CN101782742B

CN101782742B - 缩短运动控制器伺服周期的方法及其运动控制器

Info

Publication number: CN101782742B
Application number: CN 201010112764
Authority: CN
Inventors: 王瑞; 马力
Original assignee: GOOGOL TECHNOLOGY (SHENZHEN) Ltd
Current assignee: GOOGOL TECHNOLOGY (SHENZHEN) Ltd
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2030-02-10
Also published as: CN101782742A

Abstract

本发明涉及一种缩短运动控制器伺服周期的方法，包括如下步骤：产生相互独立的、具有一定相位差以保证不会相互中断的第一定时中断信号和第二定时中断信号；分别将所述第一定时中断信号和第二定时中断信号传送到所述运动控制器的伺服控制器及规划器，分别控制所述伺服控制器及规划器的计算。本发明还涉及一种运动控制器。实施本发明的缩短运动控制器伺服周期的方法及其运动控制器，具有以下有益效果：由于上述伺服控制器及规划器分别由不同的定时中断产生单元产生的定时中断信号控制，并且这些定时中断信号相位相关且其周期为整数倍数，使得该运动控制器不仅伺服时间较短，而且其规划速度较为平滑。

Description

缩短运动控制器伺服周期的方法及其运动控制器

技术领域

本发明涉及自动控制领域，更具体地说，涉及一种缩短运动控制器伺服周期的方法及其运动控制器。

背景技术

规划器和伺服控制器都是运动控制器的核心组件。在运动控制器中规划器根据设定的运动模式和运动参数实时计算规划位置和规划速度，生成所需的速度曲线和运动轨迹。伺服控制器根据设定的控制算法和控制参数，实时计算控制量。对于伺服控制系统，伺服周期是一个非常重要的性能指标，伺服周期越短，伺服控制的性能越好。通常，上述规划器和伺服控制器共用一个定时中断，由于规划器完成路径生成和速度规划的时间远远大于伺服控制器的计算时间，在这种情况下，难以缩短伺服周期。也可以将运动控制器的规划器和伺服控制器分解到二个独立的定时中断，便于能够有效减小伺服周期，提高控制性能。但是规划器和伺服控制器分离以后，由于规划周期大于伺服周期，伺服控制器的规划速度会变得极不平滑，严重影响运动控制器的控制性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述伺服周期较长以及规划速度不平滑的缺陷，提供一种可以缩短伺服周期且其规划速度较为平滑的缩短运动控制器伺服周期的方法及其运动控制器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种缩短运动控制器伺服周期的方法，包括如下步骤：

A)产生相互独立的、具有一定相位差以保证不会互相中断的第一定时中断信号和第二定时中断信号；

B)分别将所述第一定时中断信号和第二定时中断信号传送到所述运动控制器的伺服控制器及规划器，分别控制所述伺服控制器及规划器的计算。

在本发明所述的缩短运动控制器伺服周期的方法中，所述第一定时中断信号的周期小于所述第二定时中断信号的周期且所述第二定时中断信号周期是所述第一定时中断信号周期的整数倍。

在本发明所述的缩短运动控制器伺服周期的方法中，当所述伺服控制器计算n时次所述规划器计算1次，其中，n为整数，其值为第一定时中断信号的周期除第二定时中断信号的周期。

在本发明所述的缩短运动控制器伺服周期的方法中，所述步骤A)进一步包括：

A1)产生第一定时中断信号；

A2)对所述第一定时中断信号分频并移相，得到第二定时中断信号。

在本发明所述的缩短运动控制器伺服周期的方法中，还包括如下步骤：对所述规划器输出到伺服控制器的规划位置信号进行有限长单位冲激响应滤波。

本发明还涉及一种运动控制器，包括规划器和伺服控制器，还包括用于产生第一定时中断信号的第一定时中断信号产生单元和用于产生第二定时中断信号的第二定时中断信号产生单元，所述第二定时中断信号产生单元的输出与规划器21的控制信号输入端连接，第一定时中断信号产生单元输出端与所述伺服控制器控制信号输入端连接。

在本发明所述的运动控制器中，所述第一定时中断号与所述第二定时中断信号的相位相关，所述第二定时中断信号产生的第二控制信号的周期整数倍于所述第一定时中断信号产生单元产生的第一定时中断信号，所述整数值为第一定时中断信号的周期除第二定时中断信号的周期。

在本发明所述的运动控制器中，所述第二定时中断信号产生单元包括n分频器及移相器，所述n分频器输入端与所述第一定时中断信号产生单元输出端连接，其分频输出端连接在所述移相器输入端，所述移相器输出端连接在所述规划器控制信号输入端；其中，n为整数，其值为第一定时中断信号的周期除第二定时中断信号的周期。

在本发明所述的运动控制器中，所述伺服控制器还还包括有限长单位冲激响应滤波单元，所述滤波单元串接在所述伺服控制器中接收所述规划器输出的控制位置信号的输入回路中。

在本发明所述的运动控制器中，所述有限长单位冲激响应滤波单元包括2个串联在一起的有限长单位冲激响应滤波器。

实施本发明的缩短运动控制器伺服周期的方法及其运动控制器，具有以下有益效果：由于上述伺服控制器及规划器分别由不同的定时中断产生单元产生的定时中断信号控制，并且这些定时中断信号相位相关且其周期为整数倍数，使得该运动控制器不仅伺服时间较短，而且其规划速度较为平滑。

附图说明

图1是本发明缩短运动控制器伺服周期的方法及其运动控制器实施例的方法流程图；

图2是所述实施例中运动控制器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。

如图1所示，在本发明缩短运动控制器伺服周期的方法及其运动控制器实施例中，所述缩短运动控制器伺服周期的方法包括如下步骤：

步骤S11产生第一定时中断信号：在本步骤中，上述运动控制器的第一定时中断信号产生单元产生第一定时中断信号；在本实施例中，上述第一定时中断信号产生单元可以是任何一种现有的时钟产生单元，也可以是有系统时钟或系统现有的时钟变换而的。当然，在这种情况下，上述第一定时中断信号产生单元实际上是一个时钟变换单元。

步骤S12产生第二定时中断信号：在本步骤中，由上述第一定时中断信号中取得第二定时中断信号。具体而言，在本实施例中，上述第一定时中断信号的周期小于第二定时中断信号的周期且第二定时中断信号周期是第一定时中断信号周期的整数倍。因此，在本实施例中，上述第二定时中断信号是由上述第一定时中断信号中得到的。实际上，只要对上述第一定时中断信号分频并移相即可得到第二定时中断信号。因此，第二定时中断信号产生单元实际上是一个分频器。在本实施例中，对上述第一定时中断信号四分频后再将得到的分频信号移相即可得到上述第二定时中断信号。此外，在本步骤中，上述第一、第二定时中断信号还被送到该运动控制器中的伺服控制器和规划器中，分别控制其工作。当然，在其他实施例中，也可以不是四分频，例如，可以是2分频或8分频后移相而得到第二定时中断信号，这要视伺服控制器和规划器的运算时间而定，只要上述第一中断信号和第二中断信号在满足上述伺服控制器及规划器运算时间的同时不会互相中断即可。

步骤S13滤波：通常，在上述控制对象接收到上述伺服控制器输出的控制量并动作后，伺服控制器接收上述规划器发来的位置信号，在本步骤中，就是在上述接收规划器输出的位置信号的输入端对该位置信号进行有限长单位冲激响应滤波，使得输入的位置信号的速度变得较为平滑。

步骤S14计算：在本步骤中，上述伺服控制器和规划器在上述第一定时中断信号和第二定时中断信号的控制下，计算得到控制量，并将该控制量传送到该运动控制器的控制对象，使得该控制对象动作。

值得一提的是，在上述步骤中，上述步骤S13到步骤S14是在上述第一定时中断信号和第二定时中断信号的控制下，不断的重复的。

本发明还涉及一种运动控制器，图2示出了本实施例中运动控制器的结构示意图，在本实施例中，该运动控制器包括规划器21、伺服控制器22、用于产生第一定时中断信号的第一定时中断信号产生单元24、用于产生第二定时中断信号的第二定时中断信号产生单元25以及被上述伺服控制器控制的被控单元23第一定时中断信号产生单元24的输出与述规划器控制信号输入端连接，所述第二定时中断信号产生单元输出端与所述伺服控制器控制信号输入端连接。在本实施例中，如前所述，第一定时中断信号与第二定时中断信号的相位相关，第二定时中断信号产生单元25的第二控制信号的周期整数倍于第一定时中断信号产生单元25产生的第一定时中断信号，并且上述第一定时中断信号与由其得到的第二定时中断信号之间还存在一定的相位差，该相位差的取值使得上述第一定时中断信号与第二定时中断信号不会同时出现，换句话说，上述两个定时中断信号不会互相中断。

在本实施例中，第二定时中断信号产生单元25包括四分频器以及连接在所述四分频器的移相器(图中未示出)，该四分频器输入端与第一定时中断信号产生单元24输出端连接，其分频输出端连接在移相器的输入端，该移相器将分频后的信号移相后输出到规划器控制信号输入端。这样，上述第一定时中断信号产生后，输入到该分频器中，通过四分频而得到其周期4倍于上述第一定时中断信号的第二定时中断信号，并将其移相后输出。这样，上述第一定时中断信号和第二定时中断信号的相位相关。在其他实施例中，正如我们在上面的描述，上述分频器可以依据该运动控制器的具体情况选择不同的分频数，例如，可以是8分频器；上述移相器的移相数值也可以依据具体情况改变。

此外，为了进一步使伺服控制的速度更加光滑，在本实施例中，上述伺服控制器22中还设置了对有限长单位冲激响应滤波单元(图中未示出)。该滤波单元串接在上述伺服控制器22中接收规划器21输出的位置信号的输入回路上。在本实施例中，上述有限长单位冲激响应滤波单元是2个串联在一起的有限长单位冲激响应滤波器。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种缩短运动控制器伺服周期的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A）产生相互独立的、具有一定相位差以保证不会相互中断的第一定时中断信号和第二定时中断信号；所述第二定时中断信号由所述第一定时中断信号分频并移相而得；

B）分别将所述第一定时中断信号和第二定时中断信号传送到所述运动控制器的伺服控制器及规划器，分别控制所述伺服控制器及规划器的计算；

所述第一定时中断信号的周期小于所述第二定时中断信号的周期，且所述第二定时中断信号周期是所述第一定时中断信号周期的整数倍；

当所述伺服控制器计算n次时所述规划器计算1次，其中，n为整数，其值为第一定时中断信号的周期除第二定时中断信号的周期。

2.根据权利要求1所述的缩短运动控制器伺服周期的方法，其特征在于，还包括如下步骤：对所述规划器输出到伺服控制器的规划位置信号进行有限长单位冲激响应滤波。

3.一种运动控制器，包括规划器和伺服控制器，其特征在于，还包括用于产生第一定时中断信号的第一定时中断信号产生单元和用于产生第二定时中断信号的第二定时中断信号产生单元，所述第一定时中断信号产生单元的输出与所述伺服控制器控制信号输入端连接，所述第二定时中断信号产生单元输出端与所述规划器控制信号输入端连接；所述第二定时中断信号由所述第一定时中断信号分频并移相而得；所述第一定时中断信号与所述第二定时中断信号的相位相关，所述第二定时中断信号产生单元产生的第二控制信号的周期整数倍于所述第一定时中断信号产生单元产生的第一定时中断信号，所述整数值为第一定时中断信号的周期除第二定时中断信号的周期；所述第二定时中断信号产生单元包括n分频器及移相器，所述n分频器输入端与所述第一定时中断信号产生单元输出端连接，其分频输出端连接在所述移相器输入端，所述移相器输出端连接在所述规划器控制信号输入端；其中，n为整数，其值为第一定时中断信号的周期除第二定时中断信号的周期；

4.根据权利要求3所述的运动控制器，其特征在于，所述伺服控制器还包括有限长单位冲激响应滤波单元，所述滤波单元串接在所述伺服控制器中接收所述规划器输出的控制位置信号的输入回路中。

5.根据权利要求4所述的运动控制器，其特征在于，所述有限长单位冲激响应滤波单元包括2个串联在一起的有限长单位冲激响应滤波器。