发明名称 一种以轴为单位模块化可重构的运动控制系统
摘要 一种以轴为单位模块化可重构的运动控制系统,至少包括运动控制器1、传感器2、驱动器3、执行器4和被控对象5。运动控制器1主要由管理框架层、功能模块框架层、功能模块层、硬件接口驱动层和硬件接口层组成;管理框架层、功能模块框架层、功能模块层和硬件接口驱动层内部的组成均以轴为基本单位,而且功能模块框架层、功能模块层和硬件接口驱动层内部的组成均可根据实际工况下的轴的运动与控制需求进行增加、裁剪和修改。本发明的有益效果是:该系统可应用于机器人、数控机床等机电一体化设备中,具有很好的开放性、互操作性、可移植性、可缩放性和可互换性,可实现以轴为单位的运动控制系统的重构,减少开发、升级成本和时间。
申请公布号 CN102289217B 申请公布日期 2012.09.05
申请号 CN201110045958.9 申请日期 2011.02.25
申请人 广西大学 发明人 陈琳;潘海鸿;孙红涛;谭华卿;蒋敬杰;李俚
分类号 G05B19/414(2006.01)I 主分类号 G05B19/414(2006.01)I
代理机构 代理人
主权项 一种以轴为单位模块化可重构的运动控制系统,至少包括运动控制器(1)、传感器(2)、驱动器(3)、执行器(4)和被控对象(5),所述的运动控制器(1)与驱动器(3)相连,所述的运动控制器(1)还与传感器(2)相连,所述的驱动器(3)与执行器(4)相连,所述的传感器(2)与执行器(4)相连,所述的执行器(4)与被控对象(5)相连,其特征在于,所述的运动控制器(1)以轴为单位产生执行器(4)的驱动信息,通过驱动器(3)驱动执行器(4)运动;所述的运动控制器(1)主要由管理框架层、功能模块框架层、功能模块层、硬件接口驱动层和硬件接口层组成;所述的管理框架层、功能模块框架层、功能模块层和硬件接口驱动层内部的组成均以轴为基本单位;所述的管理框架层至少包括轴管理框架(6);所述的功能模块框架层至少包括设定点发生器框架(7)、控制器框架(8)、测量系统框架(9)、执行系统框架(10)和扩展功能框架(11);所述的功能模块层至少包括设定点发生器功能模块(12)、控制器功能模块(13)、测量系统功能模块(14)、执行系统功能模块(15)和扩展功能模块(16);所述的硬件接口驱动层至少包括轴管理框架硬件接口驱动(17)、传感器接口驱动(18)和执行器接口驱动(19);所述的硬件接口层至少包括轴管理框架硬件接口(20)、传感器接口(21)和执行器接口(22);所述的轴管理框架(6)与设定点发生器框架(7)、控制器框架(8)、测量系统框架(9)、执行系统框架(10)、扩展功能框架(11)和轴管理框架硬件接口驱动(17)相连,主要用于对定点发生器框架(7)、控制器框架(8)、测量系统框架(9)、执行系统框架(10)、扩展功能框架(11)和轴管理框架硬件接口驱动(17)的调用与数据信息管理,以及完成设定点发生器框架(7)、控制器框架(8)、测量系统框架(9)、执行系统框架(10)和扩展功能框架(11)之间的数据信息交互;所述的设定点发生器框架(7)与设定点发生器功能模块(12)内部多个子功能模块相连,主要用于对设定点发生器功能模块(12)内部多个子功能模块的调用与数据信息管理,以及完成设定点发生器功能模块(12)内部多个子功能模块之间的数据信息交互;所述的设定点发生器功能模块(12),主要用于产生轴的设定点数据信息;所述的控制器框架(8)与控制器功能模块(13)内部多个子功能模块相连,主要用于对控制器功能模块(13)内部多个子功能模块的调用与数据信息管理,以及完成控制器功能模块(13)内部多个子功能模块之间的数据信息交互;所述的控制器功能模块(13),主要用于完成轴的闭环控制;所述的测量系统框架(9)与传感器接口驱动(18)和测量系统功能模块(14)内部多个子功能模块相连,主要用于对传感器接口驱动(18)和测量系统功能模块(14)内部多个子功能模块的调用与数据信息管理,以及完成传感器接口驱动(18)和测量系统功能模块(14)内部多个子功能模块之间的数据信息交互;所述的测量系统功能模块(14),主要用于完成对轴的传感器(2)的检测信息的处理;所述的执行系统框架(10)与执行器接口驱动(19)和执行系统功能模块(15)内部多个子功能模块相连,主要用于对执行器接口驱动(19)和执行系统功能模块(15)内部多个子功能模块的调用与数据信息管理,以及完成执行器接口驱动(19)和执行系统功能模块(15) 内部多个子功能之间的数据信息交互;所述的执行系统功能模块(15),主要用于完成对轴的运动控制器(1)的驱动数据信息的处理;所述的扩展功能框架(11)与扩展功能模块(16)内部多个子功能模块相连,主要用于对扩展功能模块(16)内部多个子功能模块的调用与数据信息管理,以及完成扩展功能模块(16)内部多个子功能模块之间的数据信息交互;所述的扩展功能模块(16),主要用于完成对轴的运动控制器(1)的功能扩展;所述的轴管理框架硬件接口驱动(17)与轴管理框架(6)和轴管理框架硬件接口(20)相连,主要用于驱动轴管理框架硬件接口(20),以及完成轴管理框架(6)与轴管理框架硬件接口(20)的数据信息交互;所述的传感器接口驱动(18)与测量系统框架(9)和传感器接口(21)相连,主要用于驱动传感器接口(21),以及完成测量系统框架(9)与传感器接口(21)的数据信息交互;所述的执行器接口驱动(19)与执行系统框架(10)与执行器接口(22)相连,主要用于驱动执行器接口(22),以及完成执行系统框架(10)与执行器接口(22)的数据信息交互;所述的轴管理框架硬件接口(20)至少由通信接口(20‑1)和外部扩展接口(20‑2)组成,所述的通信接口(20‑1)提供完成运动控制器(1)通信功能的硬件接口,所述的外部扩展接口(20‑2)提供运动控制器(1)扩展的硬件接口;所述的传感器接口(21),提供运动控制器(1)与传感器(2)相连的硬件接口;所述的执行器接口(22),提供运动控制器(1)与驱动器(3)相连的硬件接口。
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