[发明专利]一种支持认知的运动控制系统及方法

权利要求书

1.一种支持认知的运动控制系统，其特征在于，包括：以太网接口单元、以太网控制单元、SRAM存储单元、主控单元、按键单元、指示灯单元、供电单元，以及：运动控制功能库模块、控制模块、EtherCAT总线通信模块、程序监听模块；

所述运动控制功能库模块，用于根据被控对象的控制模型建立控制算法库；

所述控制模块，包括用于控制被控对象执行运动指令的应用程序主逻辑进程；

所述EtherCAT总线通信模块，用于控制器和伺服驱动器之间的总线通信，包括状态采集和指令传输；

所述程序监听模块，用于处理运动控制器的请求响应，其中包括基于网络的更新请求和基于硬件按键的中断请求；所述基于网络的更新请求包括主状态机更新、运动库更新和优化参数更新。

2.根据权利要求1所述支持认知的运动控制系统，其特征在于，所述主控单元分别与以太网控制单元、SRAM存储单元、通信接口转换单元、按键单元、指示灯单元、供电单元呈星形连接；所述供电单元为所有单元供电。

3.根据权利要求1所述支持认知的运动控制系统，其特征在于，所述供电单元进一步包括降压开关电源模块及其外围保护、滤波、稳压电路；所述降压开关电源模块的输入端连接有防浪涌电路，使所述供电单元具有抗雷击和冲击的性能；所述降压开关电源模块将输入的220V交流电压变为5V直流电压；所述降压开关电源模块和线性稳压器的输出端都设置有滤波电路。

4.一种如权利要求1～3中任一项所述支持认知的运动控制系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：上电，初始化运动控制器；

步骤S2：执行运动控制主程序，同时触发执行监听线程和EtherCAT总线通信线程；

步骤S3：通过EtherCAT总线协议，检查网络结构，初始化伺服驱动器，实时采集伺服驱动器状态信息；

步骤S4：读取伺服驱动器状态参数和运动控制指令解析运动控制模型，生成运动控制指令，若运动控制指令为空，则等待；

步骤S5：实时传输运动控制指令，重复步骤S3；

步骤S6：若触发硬件中断，则执行步骤S1；若触发网络更新请求，则执行程序下载，完毕后执行步骤S1。

5.一种支持认知的运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

主控单元执行运动控制主进程，并触发EtherCAT总线通信线程和监听线程；

通过EtherCAT总线通信线程，根据EtherCAT总线通信层协议检查网络结构、初始化伺服驱动器；

通过监听线程对信号量进行监听：当监听到中断信号，则主控单元重置；当监听到认知线程发送的变更请求时，进行在线更新；

所述认知线程发送变更请求包括：当认知线程在监控控制器主状态机和运行库时发现主状态机或运行库有新版本，或者，当基于历史数据的认知学习发现有更优化参数产生时，系统更新服务首先检索优化参数名称查找运动控制模块在内存中的起始地址及偏移量，然后根据起始地址及偏移量调用内存访问接口将运动控制模块更新文件写入当前内存；然后由认知线程向主进程发送变更请求，主进程调用系统更新服务；

同时，通过运动控制主进程解析上位机发来的运动控制任务：根据运动控制任务确定伺服驱动器状态信息参数列表和运动控制指令；

根据EtherCAT总线应用层协议实时采集伺服驱动器状态信息，并解析运动控制模型生成控制命令实时传输给伺服驱动器。

6.根据权利要求5所述支持认知的运动控制方法，其特征在于，所述伺服驱动器状态信息根据CIA 402应用层协议封装，包括状态字、实时速度信息、实时扭矩信息、实时末端位置信息、当前运动控制模式。

7.根据权利要求5所述支持认知的运动控制方法，其特征在于，所述运动控制指令根据CIA 402应用层协议封装，包括指令字、速度信息、扭矩信息、末端位置信息、运动控制模式。

8.根据权利要求5所述支持认知的运动控制方法，其特征在于，所述认知线程，用于解析控制器配置信息，监控系统主状态机，检查系统库更新以及向主进程发送变更请求的辅助控制线程。