縮短運動控制器伺服周期的方法及其運動控制器的製作方法

2023-05-01 02:25:21 1

專利名稱：縮短運動控制器伺服周期的方法及其運動控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及自動控制領域，更具體地說，涉及一種縮短運動控制器伺服周期的方
法及其運動控制器。
背景技術：
規劃器和伺服控制器都是運動控制器的核心組件。在運動控制器中規劃器根據 設定的運動模式和運動參數實時計算規劃位置和規劃速度，生成所需的速度曲線和運動軌 跡。伺服控制器根據設定的控制算法和控制參數，實時計算控制量。對於伺服控制系統，伺 服周期是一個非常重要的性能指標，伺服周期越短，伺服控制的性能越好。通常，上述規劃 器和伺服控制器共用一個定時中斷，由於規劃器完成路徑生成和速度規劃的時間遠遠大於 伺服控制器的計算時間，在這種情況下，難以縮短伺服周期。也可以將運動控制器的規劃器 和伺服控制器分解到二個獨立的定時中斷，便於能夠有效減小伺服周期，提高控制性能。但 是規劃器和伺服控制器分離以後，由於規劃周期大於伺服周期，伺服控制器的規劃速度會 變得極不平滑，嚴重影響運動控制器的控制性能。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述伺服周期較長以及規劃速度 不平滑的缺陷，提供一種可以縮短伺服周期且其規劃速度較為平滑的縮短運動控制器伺服 周期的方法及其運動控制器。 本發明解決其技術問題所採用的技術方案是構造一種縮短運動控制器伺服周期 的方法，包括如下步驟 A)產生相互獨立的、具有一定相位差以保證不會互相中斷的第一定時中斷信號和 第二定時中斷信號； B)分別將所述第一定時中斷信號和第二定時中斷信號傳送到所述運動控制器的 伺服控制器及規劃器，分別控制所述伺服控制器及規劃器的計算。 在本發明所述的縮短運動控制器伺服周期的方法中，所述第一定時中斷信號的周 期小於所述第二定時中斷信號的周期且所述第二定時中斷信號周期是所述第一定時中斷 信號周期的整數倍。 在本發明所述的縮短運動控制器伺服周期的方法中，當所述伺服控制器計算n時 次所述規劃器計算1次，其中，n為整數，其值為第一定時中斷信號的周期除第二定時中斷 信號的周期。 在本發明所述的縮短運動控制器伺服周期的方法中，所述步驟A)進一步包括
Al)產生第一定時中斷信號； A2)對所述第一定時中斷信號分頻並移相，得到第二定時中斷信號。 在本發明所述的縮短運動控制器伺服周期的方法中，還包括如下步驟對所述規
劃器輸出到伺服控制器的規劃位置信號進行有限長單位衝激響應濾波。
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本發明還涉及一種運動控制器，包括規劃器和伺服控制器，還包括用於產生第一
定時中斷信號的第一定時中斷信號產生單元和用於產生第二定時中斷信號的第二定時中
斷信號產生單元，所述第二定時中斷信號產生單元的輸出與規劃器21的控制信號輸入端
連接，第一定時中斷信號產生單元輸出端與所述伺服控制器控制信號輸入端連接。 在本發明所述的運動控制器中，所述第一定時中斷號與所述第二定時中斷信號的
相位相關，所述第二定時中斷信號產生的第二控制信號的周期整數倍於所述第一定時中斷
信號產生單元產生的第一定時中斷信號，所述整數值為第一定時中斷信號的周期除第二定
時中斷信號的周期。 在本發明所述的運動控制器中，所述第二定時中斷信號產生單元包括n分頻器及
移相器，所述n分頻器輸入端與所述第一定時中斷信號產生單元輸出端連接，其分頻輸出
端連接在所述移相器輸入端，所述移相器輸出端連接在所述規劃器控制信號輸入端；其中，
n為整數，其值為第一定時中斷信號的周期除第二定時中斷信號的周期。 在本發明所述的運動控制器中，所述伺服控制器還還包括有限長單位衝激響應濾
波單元，所述濾波單元串接在所述伺服控制器中接收所述規劃器輸出的控制位置信號的輸
入迴路中。 在本發明所述的運動控制器中，所述有限長單位衝激響應濾波單元包括2個串聯 在一起的有限長單位衝激響應濾波器。 實施本發明的縮短運動控制器伺服周期的方法及其運動控制器，具有以下有益效 果由於上述伺服控制器及規劃器分別由不同的定時中斷產生單元產生的定時中斷信號控 制，並且這些定時中斷信號相位相關且其周期為整數倍數，使得該運動控制器不僅伺服時 間較短，而且其規劃速度較為平滑。


圖1是本發明縮短運動控制器伺服周期的方法及其運動控制器實施例的方法流 程圖； 圖2是所述實施例中運動控制器的結構示意圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖對本發明實施例作進一步說明。 如圖1所示，在本發明縮短運動控制器伺服周期的方法及其運動控制器實施例 中，所述縮短運動控制器伺服周期的方法包括如下步驟 步驟S11產生第一定時中斷信號在本步驟中，上述運動控制器的第一定時中斷 信號產生單元產生第一定時中斷信號；在本實施例中，上述第一定時中斷信號產生單元可 以是任何一種現有的時鐘產生單元，也可以是有系統時鐘或系統現有的時鐘變換而的。當 然，在這種情況下，上述第一定時中斷信號產生單元實際上是一個時鐘變換單元。
步驟S12產生第二定時中斷信號在本步驟中，由上述第一定時中斷信號中取得 第二定時中斷信號。具體而言，在本實施例中，上述第一定時中斷信號的周期小於第二定時 中斷信號的周期且第二定時中斷信號周期是第一定時中斷信號周期的整數倍。因此，在本 實施例中，上述第二定時中斷信號是由上述第一定時中斷信號中得到的。實際上，只要對上
4述第一定時中斷信號分頻並移相即可得到第二定時中斷信號。因此，第二定時中斷信號產
生單元實際上是一個分頻器。在本實施例中，對上述第一定時中斷信號四分頻後再將得到
的分頻信號移相即可得到上述第二定時中斷信號。此外，在本步驟中，上述第一、第二定時
中斷信號還被送到該運動控制器中的伺服控制器和規劃器中，分別控制其工作。當然，在其
他實施例中，也可以不是四分頻，例如，可以是2分頻或8分頻後移相而得到第二定時中斷
信號，這要視伺服控制器和規劃器的運算時間而定，只要上述第一中斷信號和第二中斷信
號在滿足上述伺服控制器及規劃器運算時間的同時不會互相中斷即可。 步驟S13濾波通常，在上述控制對象接收到上述伺服控制器輸出的控制量並動
作後，伺服控制器接收上述規劃器發來的位置信號，在本步驟中，就是在上述接收規劃器輸
出的位置信號的輸入端對該位置信號進行有限長單位衝激響應濾波，使得輸入的位置信號
的速度變得較為平滑。 步驟S14計算在本步驟中，上述伺服控制器和規劃器在上述第一定時中斷信號 和第二定時中斷信號的控制下，計算得到控制量，並將該控制量傳送到該運動控制器的控 制對象，使得該控制對象動作。 值得一提的是，在上述步驟中，上述步驟S13到步驟S14是在上述第一定時中斷信 號和第二定時中斷信號的控制下，不斷的重複的。 本發明還涉及一種運動控制器，圖2示出了本實施例中運動控制器的結構示意
圖，在本實施例中，該運動控制器包括規劃器21、伺服控制器22、用於產生第一定時中斷信
號的第一定時中斷信號產生單元24、用於產生第二定時中斷信號的第二定時中斷信號產生
單元25以及被上述伺服控制器控制的被控單元23第一定時中斷信號產生單元24的輸出
與述規劃器控制信號輸入端連接，所述第二定時中斷信號產生單元輸出端與所述伺服控制
器控制信號輸入端連接。在本實施例中，如前所述，第一定時中斷信號與第二定時中斷信號
的相位相關，第二定時中斷信號產生單元25的第二控制信號的周期整數倍於第一定時中
斷信號產生單元25產生的第一定時中斷信號，並且上述第一定時中斷信號與由其得到的
第二定時中斷信號之間還存在一定的相位差，該相位差的取值使得上述第一定時中斷信號
與第二定時中斷信號不會同時出現，換句話說，上述兩個定時中斷信號不會互相中斷。 在本實施例中，第二定時中斷信號產生單元25包括四分頻器以及連接在所述四
分頻器的移相器(圖中未示出)，該四分頻器輸入端與第一定時中斷信號產生單元24輸出
端連接，其分頻輸出端連接在移相器的輸入端，該移相器將分頻後的信號移相後輸出到規
劃器控制信號輸入端。這樣，上述第一定時中斷信號產生後，輸入到該分頻器中，通過四分
頻而得到其周期4倍於上述第一定時中斷信號的第二定時中斷信號，並將其移相後輸出。
這樣，上述第一定時中斷信號和第二定時中斷信號的相位相關。在其他實施例中，正如我們
在上面的描述，上述分頻器可以依據該運動控制器的具體情況選擇不同的分頻數，例如，可
以是8分頻器；上述移相器的移相數值也可以依據具體情況改變。 此外，為了進一步使伺服控制的速度更加光滑，在本實施例中，上述伺服控制器22 中還設置了對有限長單位衝激響應濾波單元(圖中未示出)。該濾波單元串接在上述伺服 控制器22中接收規劃器21輸出的位置信號的輸入迴路上。在本實施例中，上述有限長單 位衝激響應濾波單元是2個串聯在一起的有限長單位衝激響應濾波器。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並
5不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保 護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求
一種縮短運動控制器伺服周期的方法，其特徵在於，包括如下步驟A)產生相互獨立的、具有一定相位差以保證不會相互中斷的第一定時中斷信號和第二定時中斷信號；B)分別將所述第一定時中斷信號和第二定時中斷信號傳送到所述運動控制器的伺服控制器及規劃器，分別控制所述伺服控制器及規劃器的計算。
2. 根據權利要求1所述的縮短運動控制器伺服周期的方法，其特徵在於，所述第一定 時中斷信號的周期小於所述第二定時中斷信號的周期，且所述第二定時中斷信號周期是所 述第一定時中斷信號周期的整數倍。
3. 根據權利要求2所述的縮短運動控制器伺服周期的方法，其特徵在於，當所述伺服 控制器計算n次時所述規劃器計算1次，其中，n為整數，其值為第一定時中斷信號的周期 除第二定時中斷信號的周期。
4. 根據權利要求3所述的縮短運動控制器伺服周期的方法，其特徵在於，所述步驟A) 進一步包括Al)產生第一定時中斷信號；A2)對所述第一定時中斷信號分頻並移相，得到第二定時中斷信號。
5. 根據權利要求l-4任意一項所述的縮短運動控制器伺服周期的方法，其特徵在於， 還包括如下步驟對所述規劃器輸出到伺服控制器的規劃位置信號進行有限長單位衝激響 應濾波。
6. —種運動控制器，包括規劃器和伺服控制器，其特徵在於，還包括用於產生第一定時 中斷信號的第一定時中斷信號產生單元和用於產生第二定時中斷信號的第二定時中斷信 號產生單元，所述第一定時中斷信號產生單元的輸出與所述伺服控制器控制信號輸入端連 接，所述第二定時中斷信號產生單元輸出端與所述規劃器控制信號輸入端連接。
7. 根據權利要求6所述的運動控制器，其特徵在於，所述第一控制信號與所述第二控 制信號的相位相關，所述第二定時中斷信號產生單元產生的第二控制信號的周期整數倍於 所述第一定時中斷信號產生單元產生的第一定時中斷信號，所述整數值為第一定時中斷信 號的周期除第二定時中斷信號的周期。
8. 根據權利要求6-7任意一項所述的運動控制器，其特徵在於，所述第二定時中斷信 號產生單元包括n分頻器及移相器，所述n分頻器輸入端與所述第一定時中斷信號產生單 元輸出端連接，其分頻輸出端連接在所述移相器輸入端，所述移相器輸出端連接在所述規 劃器控制信號輸入端；其中，n為整數，其值為第一定時中斷信號的周期除第二定時中斷信 號的周期。
9. 根據權利要求8所述的運動控制器，其特徵在於，所述伺服控制器還包括有限長單 位衝激響應濾波單元，所述濾波單元串接在所述伺服控制器中接收所述規劃器輸出的控制 位置信號的輸入迴路中。
10. 根據權利要求9所述的運動控制器，其特徵在於，所述有限長單位衝激響應濾波單 元包括2個串聯在一起的有限長單位衝激響應濾波器。
全文摘要
本發明涉及一種縮短運動控制器伺服周期的方法，包括如下步驟產生相互獨立的、具有一定相位差以保證不會相互中斷的第一定時中斷信號和第二定時中斷信號；分別將所述第一定時中斷信號和第二定時中斷信號傳送到所述運動控制器的伺服控制器及規劃器，分別控制所述伺服控制器及規劃器的計算。本發明還涉及一種運動控制器。實施本發明的縮短運動控制器伺服周期的方法及其運動控制器，具有以下有益效果由於上述伺服控制器及規劃器分別由不同的定時中斷產生單元產生的定時中斷信號控制，並且這些定時中斷信號相位相關且其周期為整數倍數，使得該運動控制器不僅伺服時間較短，而且其規劃速度較為平滑。
文檔編號G05B11/32GK101782742SQ20101011276
公開日2010年7月21日 申請日期2010年2月10日 優先權日2010年2月10日
發明者王瑞, 馬力 申請人:固高科技(深圳)有限公司