級聯(lián)式運(yùn)動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)高精度同步策略

王寶仁，曹金曉，李金松

(山東科技大學(xué) 機(jī)械電子工程學(xué)院，山東 青島 266590)

級聯(lián)式運(yùn)動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)高精度同步策略

王寶仁，曹金曉，李金松

(山東科技大學(xué) 機(jī)械電子工程學(xué)院，山東 青島 266590)

在級聯(lián)式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，為了解決各運(yùn)動(dòng)軸不同步的問題，提出了高精度的多軸同步補(bǔ)償策略。簡單介紹了主控制器與伺服節(jié)點(diǎn)之間的通信過程，探究了通信延時(shí)的主要影響因素，并在FPGA硬件平臺(tái)上設(shè)計(jì)了同步補(bǔ)償定時(shí)器，然后根據(jù)節(jié)點(diǎn)間的通信延時(shí)情況配置定時(shí)器的補(bǔ)償時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)多軸運(yùn)動(dòng)同步啟動(dòng)的功能。最后通過硬件實(shí)驗(yàn)，搭建起五軸同步運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，驗(yàn)證了該同步補(bǔ)償策略的有效性，且性能穩(wěn)定，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

級聯(lián)式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；溫度漂移；FPGA；多軸同步運(yùn)動(dòng)

0 引言

近年來，網(wǎng)絡(luò)化是運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)控技術(shù)等領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，隨著以太網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，使基于串行通信協(xié)議的運(yùn)動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)受到業(yè)內(nèi)各界的廣泛重視[1-4]。針對這一發(fā)展，出現(xiàn)了一種級聯(lián)式運(yùn)動(dòng)控制方案，可以實(shí)現(xiàn)伺服節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)化控制，各節(jié)點(diǎn)相互串聯(lián)，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動(dòng)軸可自由配置，擴(kuò)展方便[5]。同時(shí)也存在著節(jié)點(diǎn)之間不同步的問題，文獻(xiàn)[5]已做出了同步補(bǔ)償?shù)拇胧?，但僅可實(shí)現(xiàn)微秒級的同步精度， 顯然不適用于精密制造。

本文通過探究同步誤差的主要來源和影響同步精度的主要因素，提出了高精度的同步補(bǔ)償方案，即在各級節(jié)點(diǎn)中設(shè)置一個(gè)補(bǔ)償定時(shí)器，根據(jù)工業(yè)環(huán)境配置定時(shí)時(shí)間，使得各運(yùn)動(dòng)軸同步運(yùn)動(dòng)，提高級聯(lián)式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的同步精度。

1 級聯(lián)式網(wǎng)絡(luò)同步誤差的主要來源研究

如圖1所示，介紹了一種基于串行總線的多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)控制器以塑料光纖為通信媒介，通過SPI總線依次向各脈沖發(fā)生器傳送控制報(bào)文，當(dāng)使能信號EN到來時(shí)，相互級聯(lián)的脈沖發(fā)生器通過FPGA硬件平臺(tái)將控制信息轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)所需要的PWM脈沖，這些PWM脈沖便同步傳送到相對應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軸上，同時(shí)將各運(yùn)動(dòng)軸的實(shí)時(shí)信息構(gòu)成反饋報(bào)文，傳送回控制器中[5]。這種串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)必然造成EN信號到達(dá)各節(jié)點(diǎn)的時(shí)間不同[6]，為了克服各節(jié)點(diǎn)不同步的問題，將從以下幾個(gè)方面來探究通信延遲的主要來源。

圖1 多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的拓?fù)鋱D

1.1 不同溫度下的光纖通信延時(shí)研究

所謂光纖通信，就是利用光纖來傳輸攜帶信息的光波以達(dá)到通信的目的。由光發(fā)射機(jī)、光纖線路、光接收機(jī)組成。光發(fā)射機(jī)中由電信號轉(zhuǎn)化為光信號的過程、光纖線路中光波傳輸?shù)倪^程和光接收機(jī)中由光信號轉(zhuǎn)化為電信號的過程均存在數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r(shí)[7]，該延時(shí)也會(huì)受到環(huán)境溫度的影響而變化[8]。因此需要通過實(shí)驗(yàn)來探究不同環(huán)境溫度下的光電電光轉(zhuǎn)換延時(shí)情況。

實(shí)驗(yàn)用的光纖收發(fā)器型號分別是HFBR-1528和HFBR-2528，光纖收發(fā)器之間采用1m的塑料光纖，用STM32F103系列單片機(jī)發(fā)送使能信號，用邏輯分析儀采集光纖電路輸入端和輸出端的電信號變化。

首先保持光纖接收電路為常溫，光纖長度為1m，并單獨(dú)將光纖發(fā)送電路置于高低溫試驗(yàn)箱中，調(diào)節(jié)不同的溫度，用邏輯分析儀測試光纖延時(shí)情況。文獻(xiàn)[5]中已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)測得常溫(25℃)下的延時(shí)值為112ns，圖2～圖4依次是溫度在5℃、45℃、65℃時(shí)的光纖通信波形圖。

圖2 光纖通信波形圖

圖3 光纖通信波形圖

圖4 光纖通信波形圖

然后等光纖發(fā)送電路恢復(fù)到正常的環(huán)境溫度，再將光纖接收電路置于高低溫試驗(yàn)箱中，調(diào)節(jié)不同的溫度，圖5～圖7依次是溫度在5℃、45℃、65℃時(shí)的光纖通信波形圖。

圖5 光纖通信波形圖

圖6 光纖通信波形圖

圖7 光纖通信波形圖

邏輯分析儀中的通道0是光纖電路輸入端的信號波形，通道1是光纖電路輸出端的信號波形。波形圖中，通道1的波形滯后于通道0的波形，右側(cè)|T1-T2|所顯示的數(shù)值為延時(shí)時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)得出，分別將光纖發(fā)送電路和光纖接收電路單獨(dú)置于某一環(huán)境溫度，光纖通信的延時(shí)情況是相同的。5℃時(shí)的延時(shí)值為108ns，比常溫下減少了4ns，45℃時(shí)的延時(shí)值為116ns，比常溫下增加了4ns，65℃時(shí)的延時(shí)值為120ns，比常溫下增加了8ns?？蛇M(jìn)一步得出，溫度對光纖發(fā)送器和接收器的影響是可以疊加的，與常溫下的延時(shí)值相比，溫度每增加(或減少)20℃，延時(shí)值會(huì)增加(或減少)4ns。表1為不同部分不同溫度下的通信延時(shí)情況。

表1 通信延時(shí)時(shí)間(ns)

通常的工業(yè)環(huán)境溫度約在-20℃～80℃之間，我們可以將此分為四個(gè)溫度段，即T≤15℃、15℃55℃，光纖通信在5℃ 、25℃、45℃、65℃的延時(shí)值可以分別作為這四個(gè)溫度段的延時(shí)值。由表1可以看出，環(huán)境溫度對光電電光轉(zhuǎn)換延時(shí)的影響比較明顯，因此溫度漂移是影響級聯(lián)式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)同步性的主要因素。

1.2 光纖長度對傳輸延時(shí)的影響研究

在光纖中，光信號是全反射傳輸，路徑是折線，其傳輸延時(shí)時(shí)間與光纖折射率有關(guān)[9]。我們在實(shí)驗(yàn)中采用型號為TX-CC1000-1BV的塑料光纖，它的折射率n約為1.5，由光傳輸理論可知：

τ=nL/c

(1)

式中，τ為光纖延時(shí)時(shí)間，n為光纖折射率，L為光纖長度，c為光在真空中的傳播速度。已知c=3×108m/s，那么單位長度的光纖延時(shí)時(shí)間約為5ns/m，該延時(shí)值比較穩(wěn)定，不受溫度的影響。因此，節(jié)點(diǎn)之間的光纖長度是影響級聯(lián)式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)同步性的重要因素。

1.3 級聯(lián)節(jié)點(diǎn)內(nèi)傳輸延時(shí)

每一個(gè)級聯(lián)節(jié)點(diǎn)都是在FPGA硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)伺服節(jié)點(diǎn)接收到使能信號時(shí)，F(xiàn)PGA需要采集該信號并將其同步傳遞到下一級節(jié)點(diǎn)中。FPGA內(nèi)部信號的檢測和傳遞需要一定的反應(yīng)時(shí)間。

已知FPGA的晶振是50MHz，為了提高同步精度，需要將該晶振倍頻至250MHz，即FPGA每隔4ns處理一次數(shù)據(jù)，由此可得出級聯(lián)節(jié)點(diǎn)內(nèi)的延時(shí)時(shí)間小于4ns，可忽略不計(jì)。

2 高精度同步控制策略

經(jīng)上述分析，級聯(lián)式網(wǎng)絡(luò)的同步誤差主要來源于光纖通信延時(shí)、節(jié)點(diǎn)間光纖的長度和環(huán)境溫度。顯然，針對每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，只要知道它在級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的位置、節(jié)點(diǎn)間光纖長度和環(huán)境溫度，就可以推算出信號的延時(shí)時(shí)間[10]，這就為采取同步補(bǔ)償措施提供了技術(shù)可行性。

因此，我們提出了一種帶有延時(shí)補(bǔ)償?shù)耐娇刂撇呗?，在每一個(gè)伺服節(jié)點(diǎn)中都設(shè)計(jì)一個(gè)同步補(bǔ)償定時(shí)器，主控制器依次向各伺服節(jié)點(diǎn)發(fā)送使能信號EN，當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)收到使能EN時(shí)，同步補(bǔ)償定時(shí)器啟動(dòng)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)束后產(chǎn)生一個(gè)同步信號，隨即啟動(dòng)該脈沖發(fā)生器為伺服驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)脈沖序列[11-12]。這樣，根據(jù)EN信號到達(dá)的時(shí)間不同，為同步補(bǔ)償定時(shí)器設(shè)定相應(yīng)的定時(shí)值，實(shí)現(xiàn)多軸運(yùn)動(dòng)同步。

假設(shè)多軸同步控制系統(tǒng)共有n個(gè)伺服節(jié)點(diǎn)，使能信號EN由第i-1個(gè)節(jié)點(diǎn)到第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信延時(shí)時(shí)間用Delay(i) 表示，表1中的具體延時(shí)時(shí)間為不同溫度下電光光電轉(zhuǎn)換延時(shí)和一米光纖線路傳輸延時(shí)之和，用Fiber(i)表示；節(jié)點(diǎn)間光纖長度超過一米的部分帶來的通信延時(shí)用Long(i)表示 ，則：

Delay(i)=Fiber(i)+Long(i)

(2)

第i-1個(gè)節(jié)點(diǎn)到第i個(gè)節(jié)點(diǎn)間的光纖長度用Li表示，由上文可知，單位長度的光纖延時(shí)時(shí)間約為5ns/m，則：

Long(i)=(Li-1)×5

(3)

該系統(tǒng)的同步補(bǔ)償時(shí)序如圖8所示。

圖8 同步補(bǔ)償時(shí)序圖

2.1 基礎(chǔ)溫度延時(shí)處理

在一個(gè)確定的多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)間光纖長度是固定的，光纖通信延時(shí)隨溫度實(shí)時(shí)變化。我們將低于15 ℃的環(huán)境溫度定為基礎(chǔ)溫度，在基礎(chǔ)溫度下，由表1得出Fiber(i)的值是104ns，節(jié)點(diǎn)之間的通信延時(shí)時(shí)間是確定的,用Delay0(i)表示，則：

Delay0(i)=Long(i)+104

(4)

在圖8中，0為主控制器發(fā)出EN信號的時(shí)刻，T1為信號EN到達(dá)第1個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)刻，Ti為信號EN到達(dá)第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)刻，那么在基礎(chǔ)溫度下：

Ti=Delay0(1)+Delay0(2)+……+Delay0(i)

(5)

顯然，使能信號到達(dá)第n級節(jié)點(diǎn)的時(shí)間最長，為Tn，若此時(shí)所有節(jié)點(diǎn)均啟動(dòng)脈沖發(fā)生器產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)脈沖序列，該節(jié)點(diǎn)的同步補(bǔ)償定時(shí)器定時(shí)時(shí)間為0。因此，需要保證信號EN到達(dá)某一伺服節(jié)點(diǎn)的時(shí)間Ti與該節(jié)點(diǎn)同步補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間之和為Tn。則基礎(chǔ)溫度下，第i個(gè)節(jié)點(diǎn)需要同步補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間：

Temp0(i)=Tn-Ti

(6)

時(shí)間Tn和Ti分別帶入?yún)?shù)可得：

Temp0(i)=Delay0(i+1)+Delay0(i+2)+…+Delay0(n)

(7)

上文提到FPGA的工作晶振為250MHz，即定時(shí)器每隔4ns計(jì)數(shù)一次，然后將基礎(chǔ)溫度下每個(gè)伺服節(jié)點(diǎn)需要補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間換算成定時(shí)器的計(jì)數(shù)值，并依次配置到各級節(jié)點(diǎn)的FPGA中。

2.2 溫度漂移的處理

在級聯(lián)式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)工作之前，我們已經(jīng)根據(jù)節(jié)點(diǎn)間的光纖長度將基礎(chǔ)溫度下需要補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間配置到各級節(jié)點(diǎn)中。但實(shí)際工業(yè)環(huán)境中的溫度實(shí)時(shí)變化，而且各伺服節(jié)點(diǎn)的溫度也不盡相同，因此需要在每個(gè)伺服節(jié)點(diǎn)上都安裝一個(gè)溫度傳感器，用來采集該節(jié)點(diǎn)的溫度值。當(dāng)溫度高于基礎(chǔ)溫度時(shí)，電光光電轉(zhuǎn)換的時(shí)間增加，由式(2)得出，節(jié)點(diǎn)間的通信延時(shí)時(shí)間會(huì)增加，則實(shí)時(shí)溫度下，使能信號到達(dá)第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間：

Ti=Delay(1)+Delay(2)+……+Delay(n)

(8)

每級節(jié)點(diǎn)需要補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間也會(huì)增加

Temp(i)=Delay(i+1)+Delay(i+2)+……+Delay(n)

(9)

相比于基礎(chǔ)溫度，實(shí)時(shí)溫度下增加的補(bǔ)償時(shí)間用Time(i)表示，則：

Time(i)=Temp(i)-Temp0(i)

(10)

假定每個(gè)伺服節(jié)點(diǎn)的控制報(bào)文和反饋報(bào)文均為32位，我們在控制報(bào)文中開辟4位，用于存儲(chǔ)延時(shí)時(shí)間信息；在反饋報(bào)文中開辟4位，用于存儲(chǔ)該節(jié)點(diǎn)的溫度信息。

在一個(gè)插補(bǔ)周期中，伺服節(jié)點(diǎn)通過溫度傳感器獲取環(huán)境溫度，并判斷環(huán)境溫度所在的溫度段得出對應(yīng)的4位溫度信息，將此信息存放于反饋報(bào)文的相關(guān)區(qū)域，然后各節(jié)點(diǎn)的反饋報(bào)文依次傳送到主控制器中。主控制器會(huì)根據(jù)伺服節(jié)點(diǎn)的反饋信息計(jì)算出各節(jié)點(diǎn)應(yīng)該補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間Time(i)，并將該時(shí)間轉(zhuǎn)換為4位延時(shí)時(shí)間信息，存放于控制報(bào)文中相關(guān)區(qū)域中，依次發(fā)送到各伺服節(jié)點(diǎn)。

2.3 同步補(bǔ)償策略

圖9是級聯(lián)式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖，主節(jié)點(diǎn)由主控制器和光纖收發(fā)接口組成，伺服節(jié)點(diǎn)由光纖收發(fā)接口、溫度傳感器和FPGA組成。相鄰兩節(jié)點(diǎn)之間用三條塑料光纖進(jìn)行通信，分別是SPI總線的時(shí)鐘線Clk、SPI總線的數(shù)據(jù)線Data和使能信號線EN。主控制器向整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)送控制報(bào)文和使能信號，并接收反饋信息。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和同步補(bǔ)償?shù)墓δ?，在FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)了移位寄存器和補(bǔ)償定時(shí)器。移位寄存器可存儲(chǔ)32位報(bào)文數(shù)據(jù)，在一個(gè)SPI總線時(shí)鐘周期內(nèi)，主控制器向各伺服節(jié)點(diǎn)發(fā)送1位控制報(bào)文，并接收1位反饋報(bào)文。各伺服節(jié)點(diǎn)中的移位寄存器首尾相連，構(gòu)成32n位報(bào)文信息。

圖9 級聯(lián)式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖

在整個(gè)反饋報(bào)文中，前32位數(shù)據(jù)為第n個(gè)節(jié)點(diǎn)的反饋報(bào)文，第32到第63位數(shù)據(jù)為第n-1個(gè)節(jié)點(diǎn)的反饋報(bào)文，以此類推，可以從反饋報(bào)文中確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)所處的溫度段。相鄰兩節(jié)點(diǎn)的電光光電延時(shí)時(shí)間Fiber(i)由本節(jié)點(diǎn)光纖接收器的溫度和上一級節(jié)點(diǎn)中光纖發(fā)送器的溫度共同決定，由公式(10)得出各節(jié)點(diǎn)應(yīng)該補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間，主控制器將延時(shí)時(shí)間信息存放于控制報(bào)文，并依次配置到各個(gè)節(jié)點(diǎn)的移位寄存器中，同時(shí)將移位寄存器中原有的溫度信息反饋到主控制器中。

控制報(bào)文發(fā)送完畢后，主控制器會(huì)發(fā)出使能信號EN，伺服節(jié)點(diǎn)檢測到使能信號的上升沿EN_L2H時(shí)，移位寄存器中的控制信息將被配置到補(bǔ)償定時(shí)器中，當(dāng)檢測到使能信號的下降沿EN_H2L時(shí)，該節(jié)點(diǎn)將處理兩個(gè)任務(wù)：①啟動(dòng)補(bǔ)償定時(shí)器開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)定值后輸出同步信號。②將溫度信息送到移位寄存器中，構(gòu)成反饋報(bào)文，并在下一個(gè)插補(bǔ)周期將溫度信息反饋給主控制器。

在第一個(gè)插補(bǔ)周期中，主控制器默認(rèn)各伺服節(jié)點(diǎn)處于常溫，向各節(jié)點(diǎn)配置延時(shí)時(shí)間信息。已知上位機(jī)與伺服節(jié)點(diǎn)所處的工業(yè)環(huán)境相隔離，即主節(jié)點(diǎn)始終處于常溫環(huán)境，主節(jié)點(diǎn)的溫度按照常溫(25℃)情況向第一級伺服節(jié)點(diǎn)配置延時(shí)數(shù)據(jù)。

3 多軸同步實(shí)驗(yàn)的搭建

實(shí)驗(yàn)中由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和五個(gè)伺服節(jié)點(diǎn)相互串聯(lián)，構(gòu)成五軸同步控制系統(tǒng)。主控制器采用STM32F103，使用C語言編程，同步補(bǔ)償定時(shí)器是在EP4CE15F17C8型FPGA上實(shí)現(xiàn)，溫度傳感器的型號是DS18B20，F(xiàn)PGA與DS18B20之間需要一條口線進(jìn)行雙向通信，即可獲取溫度信息。節(jié)點(diǎn)之間采用纖芯直徑為1mm、長度為1m的塑料光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

第一級至第五級伺服節(jié)點(diǎn)中的定時(shí)器依次需要配置的延時(shí)數(shù)據(jù)分別為16′h0068、16′h004E、16′h0034、16′h001A、16′h0000。將程序依次燒錄到五個(gè)FPGA開發(fā)板上，由主控制器發(fā)送控制報(bào)文和使能信號，等系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，需要模擬現(xiàn)實(shí)的工業(yè)環(huán)境，即用高低溫試驗(yàn)箱將其中的一個(gè)或幾個(gè)節(jié)點(diǎn)置于不同的溫度，由邏輯分析儀采集到各節(jié)點(diǎn)相關(guān)信號，如圖10所示。

圖10 硬件實(shí)驗(yàn)結(jié)果

邏輯分析儀的采樣點(diǎn)A0是主節(jié)點(diǎn)中STM32輸出的使能信號，采樣點(diǎn)A1～A5依次是第一級至第五級伺服節(jié)點(diǎn)中FPGA輸入端的使能信號，采樣點(diǎn)B1～B5依次是第一級至第五級伺服節(jié)點(diǎn)中輸出的同步信號。

圖10中使能信號到達(dá)各節(jié)點(diǎn)的時(shí)間依次延遲，而各節(jié)點(diǎn)的同步信號幾乎同時(shí)產(chǎn)生?？梢钥闯龅谝患壦欧?jié)點(diǎn)的同步信號最先到來，第三級同步信號最晚到來，|T1-T2|的值為14ns，即該系統(tǒng)的同步誤差為14ns。模擬不同的環(huán)境溫度，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，得出該系統(tǒng)的同步誤差均在20ns以內(nèi)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，本文提出的高精度同步補(bǔ)償策略有效地提高了多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的同步精度，減小了同步誤差，降低了環(huán)境溫度的干擾。

4 結(jié)論

本文對級聯(lián)式多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)采用同步補(bǔ)償?shù)牟呗?，?shí)驗(yàn)表明在不同環(huán)境溫度下均可實(shí)現(xiàn)較高的同步精度，具有較高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。本文的研究成果可用于貼片機(jī)等高精度多軸同步的工業(yè)領(lǐng)域，可滿足精密機(jī)床中高精度的同步運(yùn)動(dòng)要求，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

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(編輯 李秀敏)

High Accurate Synchronous Strategy for Cascaded Motion Control

WANG Bao-ren, CAO Jin-xiao, LI Jin-song

(College of Mechanical and Electronic Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao Shandong 266590,China)

In a cascade motion control system, in order to solve the problem of non-synchronization of the motion axis, a multi-axis synchronous compensation strategy with high accuracy is proposed. The communication process between the master controller and the servo node is briefly introduced, the main factors affecting the communication delay are studied, and a synchronization compensation timer is designed on FPGA hardware platform, then, the compensation time of the timer is configured according to the communication delay situation between the nodes.it is used to realize synchronous start of multi-axis motion. Finally, five-axis synchronous motion control system is built by hardware experiment, The effectiveness of the synchronization compensation strategy is verified, and the performance is stable, which has certain practical value.

cascade motion control system; temperature drift; FPGA; multi-axis synchronous motion

1001-2265(2017)05-0114-04

10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.05.030

2017-01-19；

2017-02-08

王寶仁(1967—)，男，濟(jì)南人，山東科技大學(xué)副教授，工學(xué)博士，研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)控制理論與應(yīng)用,數(shù)控與伺服技術(shù)等；通訊作者：曹金曉(1992—)，男，山東德州人，山東科技大學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)控制理論與應(yīng)用，(E-mail)cjx1xjc@126.com。

TH166;TG506

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