基于馬爾科夫鏈的數(shù)控現(xiàn)場總線時(shí)鐘同步抖動修正方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于馬爾科夫鏈的數(shù)控現(xiàn)場總線時(shí)鐘同步抖動修正方法，包括以下步驟：對數(shù)控總線傳輸延時(shí)進(jìn)行采樣處理，得到馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣、延時(shí)測量值均值向量以及馬爾科夫延時(shí)估計(jì)值均值向量；抖動修正處理，獲取測量值延時(shí)值向量，修正測量值延時(shí)值向量；計(jì)算下一通信周期馬爾科夫延時(shí)估計(jì)值向量并更新延時(shí)測量值均值向量以及馬爾科夫延時(shí)估計(jì)值均值向量。
【專利說明】基于馬爾科夫鏈的數(shù)控現(xiàn)場總線時(shí)鐘同步抖動修正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及現(xiàn)場總線【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說是一種基于馬爾科夫鏈的數(shù)控現(xiàn)場總線時(shí)鐘同步抖動修正方法。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線是用于實(shí)現(xiàn)數(shù)控裝置、主軸單元、伺服驅(qū)動單元、I/O等部件之間數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通信的串行、數(shù)字化、多點(diǎn)、雙向通信網(wǎng)絡(luò)(如圖1所示)，是實(shí)現(xiàn)全數(shù)字控制、簡化設(shè)備連接、提高系統(tǒng)控制精度和可靠性的關(guān)鍵技術(shù)，具有高速、高實(shí)時(shí)性、高同步性、高可靠性等設(shè)計(jì)要求及運(yùn)行特點(diǎn)。
[0003]但是在實(shí)際的數(shù)控總線系統(tǒng)中，由于受到電路的延時(shí)計(jì)數(shù)器晶振芯片精度、電路電源電壓抖動以及電路工作溫度變化等導(dǎo)致的時(shí)鐘抖動，以及數(shù)據(jù)接收過程中以太網(wǎng)物理層所需要完成異步串行通信同步處理等，均將導(dǎo)致主站與從站之間在計(jì)算傳輸延時(shí)及時(shí)間同步過程中產(chǎn)生抖動誤差。
[0004]當(dāng)前，通過FPGA或者專用ASIC等硬件電路并通過計(jì)算處理通信延時(shí)的時(shí)間同步方式的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線系統(tǒng)中，其時(shí)間同步抖動精度一般能控制在Ius以內(nèi)。該時(shí)間同步精度能夠滿足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)型數(shù)控控制系統(tǒng)控制加工過程中對時(shí)間同步性能的要求，但不能滿足高檔數(shù)控系統(tǒng)高速、 精密加工過程中對數(shù)控總線的時(shí)間同步性能的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于修正數(shù)控總線時(shí)鐘同步抖動的方法，以實(shí)現(xiàn)傳輸延時(shí)測量值抖動誤差的修正、提高數(shù)控總線時(shí)鐘同步性能、滿足高檔數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用需求。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:一種基于馬爾科夫鏈的數(shù)控現(xiàn)場總線時(shí)鐘同步抖動修正方法，包括以下步驟:
[0007]步驟1:對數(shù)控總線傳輸延時(shí)進(jìn)行采樣處理，得到馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣、延時(shí)測量值均值向量以及馬爾科夫延時(shí)估計(jì)值均值向量；
[0008]步驟2:抖動修正處理，獲取測量值延時(shí)值向量，修正測量值延時(shí)值向量；
[0009]步驟3:計(jì)算下一通信周期馬爾科夫延時(shí)估計(jì)值向量并更新延時(shí)測量值均值向量以及馬爾科夫延時(shí)估計(jì)值均值向量。
[0010]所述馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的計(jì)算方法為:
[0011]設(shè)數(shù)控系統(tǒng)從站個(gè)數(shù)為n，對數(shù)控總線各從站傳輸延時(shí)進(jìn)行m次采樣，則得矩陣S如下:
【權(quán)利要求】
1.一種基于馬爾科夫鏈的數(shù)控現(xiàn)場總線時(shí)鐘同步抖動修正方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:對數(shù)控總線傳輸延時(shí)進(jìn)行采樣處理，得到馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣、延時(shí)測量值均值向量以及馬爾科夫延時(shí)估計(jì)值均值向量； 步驟2:抖動修正處理，獲取測量值延時(shí)值向量，修正測量值延時(shí)值向量； 步驟3:計(jì)算下一通信周期馬爾科夫延時(shí)估計(jì)值向量并更新延時(shí)測量值均值向量以及馬爾科夫延時(shí)估計(jì)值均值向量。
2.按權(quán)利要求1所述的基于馬爾科夫鏈的數(shù)控現(xiàn)場總線時(shí)鐘同步抖動修正方法，其特征在于，所述馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的計(jì)算方法為: 設(shè)數(shù)控系統(tǒng)從站個(gè)數(shù)為n，對數(shù)控總線各從站傳輸延時(shí)進(jìn)行m次采樣，則得矩陣S如下:
3.按權(quán)利要求1所述的基于馬爾科夫鏈的數(shù)控現(xiàn)場總線時(shí)鐘同步抖動修正方法，其特征在于，所述延時(shí)測量值均值向量和所述馬爾科夫延時(shí)估計(jì)值均值向量的計(jì)算方法如下: 根據(jù)延時(shí)釆樣矩陣S計(jì)算延時(shí)測量值均值向量μ和延時(shí)估計(jì)值均值向量μ ':
4.按權(quán)利要求1所述的基于馬爾科夫鏈的數(shù)控現(xiàn)場總線時(shí)鐘同步抖動修正方法，其特征在于，所述抖動修正處理過程為: 測量獲取第k次通信測量值延時(shí)值向量S (k)，結(jié)合馬爾科夫延時(shí)估計(jì)值向量S’ (k)對s(k)進(jìn)行修正，得到傳輸延時(shí)修正值向量SlrGO:
5.按權(quán)利要求1所述的基于馬爾科夫鏈的數(shù)控現(xiàn)場總線時(shí)鐘同步抖動修正方法，其特征在于，所述計(jì)算下一通信周期馬爾科夫延時(shí)估計(jì)值向量公式為:
S(k+l)=S(k).P 其中S (k+1)為馬爾科夫延時(shí)估計(jì)值向量。
6.按權(quán)利要求1所述的基于馬爾科夫鏈的數(shù)控現(xiàn)場總線時(shí)鐘同步抖動修正方法，其特征在于，所述延時(shí)測量值均值向量和所述馬爾科夫延時(shí)估計(jì)值均值向量的更新過程為:
【文檔編號】H04L12/40GK103812741SQ201210460777
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月14日
【發(fā)明者】尹震宇, 楊東升, 劉蔭忠, 邵新龍, 韓娟 申請人:中國科學(xué)院沈陽計(jì)算技術(shù)研究所有限公司