專(zhuān)利名稱(chēng)：縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服周期的方法及其運(yùn)動(dòng)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)控制領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服周期的方
法及其運(yùn)動(dòng)控制器。
背景技術(shù)：
規(guī)劃器和伺服控制器都是運(yùn)動(dòng)控制器的核心組件。在運(yùn)動(dòng)控制器中規(guī)劃器根據(jù) 設(shè)定的運(yùn)動(dòng)模式和運(yùn)動(dòng)參數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算規(guī)劃位置和規(guī)劃速度，生成所需的速度曲線和運(yùn)動(dòng)軌 跡。伺服控制器根據(jù)設(shè)定的控制算法和控制參數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算控制量。對(duì)于伺服控制系統(tǒng)，伺 服周期是一個(gè)非常重要的性能指標(biāo)，伺服周期越短，伺服控制的性能越好。通常，上述規(guī)劃 器和伺服控制器共用一個(gè)定時(shí)中斷，由于規(guī)劃器完成路徑生成和速度規(guī)劃的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 伺服控制器的計(jì)算時(shí)間，在這種情況下，難以縮短伺服周期。也可以將運(yùn)動(dòng)控制器的規(guī)劃器 和伺服控制器分解到二個(gè)獨(dú)立的定時(shí)中斷，便于能夠有效減小伺服周期，提高控制性能。但 是規(guī)劃器和伺服控制器分離以后，由于規(guī)劃周期大于伺服周期，伺服控制器的規(guī)劃速度會(huì) 變得極不平滑，嚴(yán)重影響運(yùn)動(dòng)控制器的控制性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述伺服周期較長(zhǎng)以及規(guī)劃速度 不平滑的缺陷，提供一種可以縮短伺服周期且其規(guī)劃速度較為平滑的縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服 周期的方法及其運(yùn)動(dòng)控制器。 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服周期 的方法，包括如下步驟 A)產(chǎn)生相互獨(dú)立的、具有一定相位差以保證不會(huì)互相中斷的第一定時(shí)中斷信號(hào)和 第二定時(shí)中斷信號(hào)； B)分別將所述第一定時(shí)中斷信號(hào)和第二定時(shí)中斷信號(hào)傳送到所述運(yùn)動(dòng)控制器的 伺服控制器及規(guī)劃器，分別控制所述伺服控制器及規(guī)劃器的計(jì)算。 在本發(fā)明所述的縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服周期的方法中，所述第一定時(shí)中斷信號(hào)的周 期小于所述第二定時(shí)中斷信號(hào)的周期且所述第二定時(shí)中斷信號(hào)周期是所述第一定時(shí)中斷 信號(hào)周期的整數(shù)倍。 在本發(fā)明所述的縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服周期的方法中，當(dāng)所述伺服控制器計(jì)算n時(shí) 次所述規(guī)劃器計(jì)算1次，其中，n為整數(shù)，其值為第一定時(shí)中斷信號(hào)的周期除第二定時(shí)中斷 信號(hào)的周期。 在本發(fā)明所述的縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服周期的方法中，所述步驟A)進(jìn)一步包括
Al)產(chǎn)生第一定時(shí)中斷信號(hào)； A2)對(duì)所述第一定時(shí)中斷信號(hào)分頻并移相，得到第二定時(shí)中斷信號(hào)。 在本發(fā)明所述的縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服周期的方法中，還包括如下步驟對(duì)所述規(guī)
劃器輸出到伺服控制器的規(guī)劃位置信號(hào)進(jìn)行有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波。
3
本發(fā)明還涉及一種運(yùn)動(dòng)控制器，包括規(guī)劃器和伺服控制器，還包括用于產(chǎn)生第一
定時(shí)中斷信號(hào)的第一定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)生單元和用于產(chǎn)生第二定時(shí)中斷信號(hào)的第二定時(shí)中
斷信號(hào)產(chǎn)生單元，所述第二定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)生單元的輸出與規(guī)劃器21的控制信號(hào)輸入端
連接，第一定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)生單元輸出端與所述伺服控制器控制信號(hào)輸入端連接。 在本發(fā)明所述的運(yùn)動(dòng)控制器中，所述第一定時(shí)中斷號(hào)與所述第二定時(shí)中斷信號(hào)的
相位相關(guān)，所述第二定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)生的第二控制信號(hào)的周期整數(shù)倍于所述第一定時(shí)中斷
信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的第一定時(shí)中斷信號(hào)，所述整數(shù)值為第一定時(shí)中斷信號(hào)的周期除第二定
時(shí)中斷信號(hào)的周期。 在本發(fā)明所述的運(yùn)動(dòng)控制器中，所述第二定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)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(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)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(guī)劃器控制信號(hào)輸入端；其中，
n為整數(shù)，其值為第一定時(shí)中斷信號(hào)的周期除第二定時(shí)中斷信號(hào)的周期。 在本發(fā)明所述的運(yùn)動(dòng)控制器中，所述伺服控制器還還包括有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)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(guī)劃器輸出的控制位置信號(hào)的輸
入回路中。 在本發(fā)明所述的運(yùn)動(dòng)控制器中，所述有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波單元包括2個(gè)串聯(lián) 在一起的有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波器。 實(shí)施本發(fā)明的縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服周期的方法及其運(yùn)動(dòng)控制器，具有以下有益效 果由于上述伺服控制器及規(guī)劃器分別由不同的定時(shí)中斷產(chǎn)生單元產(chǎn)生的定時(shí)中斷信號(hào)控 制，并且這些定時(shí)中斷信號(hào)相位相關(guān)且其周期為整數(shù)倍數(shù)，使得該運(yùn)動(dòng)控制器不僅伺服時(shí) 間較短，而且其規(guī)劃速度較為平滑。


圖1是本發(fā)明縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服周期的方法及其運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)施例的方法流 程圖； 圖2是所述實(shí)施例中運(yùn)動(dòng)控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。 如圖1所示，在本發(fā)明縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服周期的方法及其運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)施例 中，所述縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服周期的方法包括如下步驟 步驟S11產(chǎn)生第一定時(shí)中斷信號(hào)在本步驟中，上述運(yùn)動(dòng)控制器的第一定時(shí)中斷 信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生第一定時(shí)中斷信號(hào)；在本實(shí)施例中，上述第一定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)生單元可 以是任何一種現(xiàn)有的時(shí)鐘產(chǎn)生單元，也可以是有系統(tǒng)時(shí)鐘或系統(tǒng)現(xiàn)有的時(shí)鐘變換而的。當(dāng) 然，在這種情況下，上述第一定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)生單元實(shí)際上是一個(gè)時(shí)鐘變換單元。
步驟S12產(chǎn)生第二定時(shí)中斷信號(hào)在本步驟中，由上述第一定時(shí)中斷信號(hào)中取得 第二定時(shí)中斷信號(hào)。具體而言，在本實(shí)施例中，上述第一定時(shí)中斷信號(hào)的周期小于第二定時(shí) 中斷信號(hào)的周期且第二定時(shí)中斷信號(hào)周期是第一定時(shí)中斷信號(hào)周期的整數(shù)倍。因此，在本 實(shí)施例中，上述第二定時(shí)中斷信號(hào)是由上述第一定時(shí)中斷信號(hào)中得到的。實(shí)際上，只要對(duì)上
4述第一定時(shí)中斷信號(hào)分頻并移相即可得到第二定時(shí)中斷信號(hào)。因此，第二定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)
生單元實(shí)際上是一個(gè)分頻器。在本實(shí)施例中，對(duì)上述第一定時(shí)中斷信號(hào)四分頻后再將得到
的分頻信號(hào)移相即可得到上述第二定時(shí)中斷信號(hào)。此外，在本步驟中，上述第一、第二定時(shí)
中斷信號(hào)還被送到該運(yùn)動(dòng)控制器中的伺服控制器和規(guī)劃器中，分別控制其工作。當(dāng)然，在其
他實(shí)施例中，也可以不是四分頻，例如，可以是2分頻或8分頻后移相而得到第二定時(shí)中斷
信號(hào)，這要視伺服控制器和規(guī)劃器的運(yùn)算時(shí)間而定，只要上述第一中斷信號(hào)和第二中斷信
號(hào)在滿足上述伺服控制器及規(guī)劃器運(yùn)算時(shí)間的同時(shí)不會(huì)互相中斷即可。 步驟S13濾波通常，在上述控制對(duì)象接收到上述伺服控制器輸出的控制量并動(dòng)
作后，伺服控制器接收上述規(guī)劃器發(fā)來(lái)的位置信號(hào)，在本步驟中，就是在上述接收規(guī)劃器輸
出的位置信號(hào)的輸入端對(duì)該位置信號(hào)進(jìn)行有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波，使得輸入的位置信號(hào)
的速度變得較為平滑。 步驟S14計(jì)算在本步驟中，上述伺服控制器和規(guī)劃器在上述第一定時(shí)中斷信號(hào) 和第二定時(shí)中斷信號(hào)的控制下，計(jì)算得到控制量，并將該控制量傳送到該運(yùn)動(dòng)控制器的控 制對(duì)象，使得該控制對(duì)象動(dòng)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(shí)中斷信 號(hào)和第二定時(shí)中斷信號(hào)的控制下，不斷的重復(fù)的。 本發(fā)明還涉及一種運(yùn)動(dòng)控制器，圖2示出了本實(shí)施例中運(yùn)動(dòng)控制器的結(jié)構(gòu)示意
圖，在本實(shí)施例中，該運(yùn)動(dòng)控制器包括規(guī)劃器21、伺服控制器22、用于產(chǎn)生第一定時(shí)中斷信
號(hào)的第一定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)生單元24、用于產(chǎn)生第二定時(shí)中斷信號(hào)的第二定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)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(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)生單元24的輸出
與述規(guī)劃器控制信號(hào)輸入端連接，所述第二定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)生單元輸出端與所述伺服控制
器控制信號(hào)輸入端連接。在本實(shí)施例中，如前所述，第一定時(shí)中斷信號(hào)與第二定時(shí)中斷信號(hào)
的相位相關(guān)，第二定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)生單元25的第二控制信號(hào)的周期整數(shù)倍于第一定時(shí)中
斷信號(hào)產(chǎn)生單元25產(chǎn)生的第一定時(shí)中斷信號(hào)，并且上述第一定時(shí)中斷信號(hào)與由其得到的
第二定時(shí)中斷信號(hào)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(shí)中斷信號(hào)
與第二定時(shí)中斷信號(hào)不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，換句話說(shuō)，上述兩個(gè)定時(shí)中斷信號(hào)不會(huì)互相中斷。 在本實(shí)施例中，第二定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)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(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)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，該移相器將分頻后的信號(hào)移相后輸出到規(guī)
劃器控制信號(hào)輸入端。這樣，上述第一定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)生后，輸入到該分頻器中，通過(guò)四分
頻而得到其周期4倍于上述第一定時(shí)中斷信號(hào)的第二定時(shí)中斷信號(hào)，并將其移相后輸出。
這樣，上述第一定時(shí)中斷信號(hào)和第二定時(shí)中斷信號(hào)的相位相關(guān)。在其他實(shí)施例中，正如我們
在上面的描述，上述分頻器可以依據(jù)該運(yùn)動(dòng)控制器的具體情況選擇不同的分頻數(shù)，例如，可
以是8分頻器；上述移相器的移相數(shù)值也可以依據(jù)具體情況改變。 此外，為了進(jìn)一步使伺服控制的速度更加光滑，在本實(shí)施例中，上述伺服控制器22 中還設(shè)置了對(duì)有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)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(guī)劃器21輸出的位置信號(hào)的輸入回路上。在本實(shí)施例中，上述有限長(zhǎng)單 位沖激響應(yīng)濾波單元是2個(gè)串聯(lián)在一起的有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波器。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并
5不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服周期的方法，其特征在于，包括如下步驟A)產(chǎn)生相互獨(dú)立的、具有一定相位差以保證不會(huì)相互中斷的第一定時(shí)中斷信號(hào)和第二定時(shí)中斷信號(hào)；B)分別將所述第一定時(shí)中斷信號(hào)和第二定時(shí)中斷信號(hào)傳送到所述運(yùn)動(dòng)控制器的伺服控制器及規(guī)劃器，分別控制所述伺服控制器及規(guī)劃器的計(jì)算。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服周期的方法，其特征在于，所述第一定 時(shí)中斷信號(hào)的周期小于所述第二定時(shí)中斷信號(hào)的周期，且所述第二定時(shí)中斷信號(hào)周期是所 述第一定時(shí)中斷信號(hào)周期的整數(shù)倍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服周期的方法，其特征在于，當(dāng)所述伺服 控制器計(jì)算n次時(shí)所述規(guī)劃器計(jì)算1次，其中，n為整數(shù)，其值為第一定時(shí)中斷信號(hào)的周期 除第二定時(shí)中斷信號(hào)的周期。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服周期的方法，其特征在于，所述步驟A) 進(jìn)一步包括Al)產(chǎn)生第一定時(shí)中斷信號(hào)；A2)對(duì)所述第一定時(shí)中斷信號(hào)分頻并移相，得到第二定時(shí)中斷信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l-4任意一項(xiàng)所述的縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服周期的方法，其特征在于， 還包括如下步驟對(duì)所述規(guī)劃器輸出到伺服控制器的規(guī)劃位置信號(hào)進(jìn)行有限長(zhǎng)單位沖激響 應(yīng)濾波。
6. —種運(yùn)動(dòng)控制器，包括規(guī)劃器和伺服控制器，其特征在于，還包括用于產(chǎn)生第一定時(shí) 中斷信號(hào)的第一定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)生單元和用于產(chǎn)生第二定時(shí)中斷信號(hào)的第二定時(shí)中斷信 號(hào)產(chǎn)生單元，所述第一定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)生單元的輸出與所述伺服控制器控制信號(hào)輸入端連 接，所述第二定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)生單元輸出端與所述規(guī)劃器控制信號(hào)輸入端連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的運(yùn)動(dòng)控制器，其特征在于，所述第一控制信號(hào)與所述第二控 制信號(hào)的相位相關(guān)，所述第二定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的第二控制信號(hào)的周期整數(shù)倍于 所述第一定時(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的第一定時(shí)中斷信號(hào)，所述整數(shù)值為第一定時(shí)中斷信 號(hào)的周期除第二定時(shí)中斷信號(hào)的周期。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6-7任意一項(xiàng)所述的運(yùn)動(dòng)控制器，其特征在于，所述第二定時(shí)中斷信 號(hào)產(chǎn)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(shí)中斷信號(hào)產(chǎn)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(guī) 劃器控制信號(hào)輸入端；其中，n為整數(shù)，其值為第一定時(shí)中斷信號(hào)的周期除第二定時(shí)中斷信 號(hào)的周期。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的運(yùn)動(dòng)控制器，其特征在于，所述伺服控制器還包括有限長(zhǎng)單 位沖激響應(yīng)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(guī)劃器輸出的控制 位置信號(hào)的輸入回路中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的運(yùn)動(dòng)控制器，其特征在于，所述有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波單 元包括2個(gè)串聯(lián)在一起的有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服周期的方法，包括如下步驟產(chǎn)生相互獨(dú)立的、具有一定相位差以保證不會(huì)相互中斷的第一定時(shí)中斷信號(hào)和第二定時(shí)中斷信號(hào)；分別將所述第一定時(shí)中斷信號(hào)和第二定時(shí)中斷信號(hào)傳送到所述運(yùn)動(dòng)控制器的伺服控制器及規(guī)劃器，分別控制所述伺服控制器及規(guī)劃器的計(jì)算。本發(fā)明還涉及一種運(yùn)動(dòng)控制器。實(shí)施本發(fā)明的縮短運(yùn)動(dòng)控制器伺服周期的方法及其運(yùn)動(dòng)控制器，具有以下有益效果由于上述伺服控制器及規(guī)劃器分別由不同的定時(shí)中斷產(chǎn)生單元產(chǎn)生的定時(shí)中斷信號(hào)控制，并且這些定時(shí)中斷信號(hào)相位相關(guān)且其周期為整數(shù)倍數(shù)，使得該運(yùn)動(dòng)控制器不僅伺服時(shí)間較短，而且其規(guī)劃速度較為平滑。
文檔編號(hào)G05B11/32GK101782742SQ20101011276
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者王瑞, 馬力 申請(qǐng)人:固高科技(深圳)有限公司