[发明专利]一种基于CANBUS总线的伺服驱动器时钟同步和位置重构方法

权利要求书

1.一种基于CANBUS总线的伺服驱动器时钟同步和位置重构方法，其特征在于，该方法包括：

(1)使用带有CANBUS收发器的DSP芯片作为主控CPU，并进行如下配置：主轴和从轴采用相同的系统时钟频率和对称式PWM，且具有相同的PWM周期；开放PWM周期中断和下溢中断；使用DSP内部的一个定时器作为任务时钟定时器，该定时器运行于自由计数模式，计数值在PWM的下溢中断被清零，该定时器的计数值代表该伺服驱动器的本地时钟相位；

(2)主轴驱动器将下溢中断作为PWM周期的开始时刻t₀，广播发送CANBUS同步报文；第i个从轴驱动器接收CANBUS同步报文，接收时刻记为t_si，并开放同步报文接收中断；主轴驱动器广播发送CANBUS数据报文，以进行位置补偿和重构，CANBUS数据报文的数据帧格式如下：

表1 主轴canbus发送数据域

其中：

V：为主轴的当前速度Speed；

P：为主轴的当前位置Position；

ΔP_k＝P_k-P_k-1：为主轴的二个插补周期之内的位置变化量ΔPosition；

ΔP_k′＝ΔP_k-ΔP_k-1：为主轴的二个插补周期之内的位置变化量ΔPosition的变化率，相当于位置的二阶导数，等效于加速度；

在每个插补周期对通讯延时和数据丢失进行位置补偿和重构，具体步骤如下：

1)从轴读取CANBUS寄存器，如果有新数据接收成功，转步骤2)，如果没有新的数据接收，转步骤3)；

2)新数据接收成功，表明从轴通过CANBUS数据报文从主轴驱动器收到了位置相关数据，则根据式(1)计算从轴的给定位置，然后转步骤4)；

其中：表示第k个周期从轴的给定位置；

P_Master是从轴通过CANBUS接收到的主轴位置；

P_comp(k)是计算的位置补偿量，T_s是插补周期，T_d是通信延时；

3)如果本次插补周期没有收到数据，则根据式(2)重构从轴的给定位置，然后转步骤4)；

其中：表示第k个周期从轴的给定位置；

表示上一个周期从轴的给定位置；

P_comp(k)是计算的位置补偿量，T_s是插补周期，T_d是通信延时；

P_comp(k-1)是上一个周期计算的位置补偿量；

4)从轴驱动器根据从轴的给定位置调整电机的位置，下一周期从步骤1)开始；

(3)计算主轴和第i个从轴的时钟相位差Δt_i＝t_d-t_si，其中t_d为从t₀时刻到从轴的时钟被读取之间经过的时间；

对从轴PWM时钟相位进行调整，如果Δt_i0，则减小下一拍的PWM周期时间，使下一拍的PWM提前结束；如果Δt_i0，则增大下一拍的PWM周期时间，使下一拍的PWM延迟结束，实现PWM相位同步。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对从轴PWM时钟相位进行调整的过程中，增大或减小的时间数值为Δt_i/2。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在伺服驱动器初始化过程中，时钟同步可以多次执行，计算相位差Δt_i的平均值，可以得到更准确的同步效果；在初始化完成后的运行过程中，也可以定时进行相位差的测量，以补偿环境变化对传输延时和时钟精度的影响。