北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司自主研發(fā)的多自由度運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，采用全新的控制算法，創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)了智能再生制動(dòng)、過載自動(dòng)降載、掉電動(dòng)態(tài)制動(dòng)、電網(wǎng)電壓補(bǔ)償和網(wǎng)絡(luò)化通訊等關(guān)鍵技術(shù)功能，系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)化伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和MBOX通訊控制板卡，通過CAN總線和以太網(wǎng)總線技術(shù)的完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的多平臺(tái)、多自由度、高速度、高可靠的運(yùn)行控制。系統(tǒng)組網(wǎng)方便靈活，可擴(kuò)展性強(qiáng)，可廣泛用于動(dòng)感平臺(tái)、運(yùn)動(dòng)模擬、飛行模擬、駕駛模擬、并聯(lián)機(jī)器人、舞臺(tái)、噴泉等多自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)領(lǐng)域。

1、關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新內(nèi)容
   我們從系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型出發(fā)，提出并實(shí)踐了一系列先進(jìn)的控制策略和多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)容：
●隱極式PMSM無電流傳感器調(diào)速技術(shù)（已獲發(fā)明專利）
   提出了直軸電壓指令值等于零的新型控制策略，實(shí)現(xiàn)了伺服電機(jī)的速度環(huán)無電流傳感器矢量控制。
●基于最大功率的VSI瀉放電阻制動(dòng)技術(shù)（已獲發(fā)明專利）
   提出了一種新的制動(dòng)控制方法，通過電壓因子通道和功率因子通道的聯(lián)合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)電阻的優(yōu)化瀉放控制。
●基于寄存器訪問的CAN總線應(yīng)用層通訊協(xié)議設(shè)計(jì)（已獲發(fā)明專利）
   根據(jù)CAN總線數(shù)據(jù)鏈路層的特點(diǎn)，構(gòu)建了CAN總線應(yīng)用層通訊的三種模式，創(chuàng)建了CAN節(jié)點(diǎn)信息交換寄存器模型，提出了一個(gè)完整的基于寄存器訪問方式的應(yīng)用層通訊協(xié)議。
●用于動(dòng)感影院特效播映系統(tǒng)的以太網(wǎng)通訊方法及系統(tǒng)（發(fā)明專利實(shí)審中）
   特效傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)數(shù)據(jù)通訊采用UDP通訊協(xié)議，通過MAC地址，IP地址，以及用戶特殊定義的UDP源端口號(hào)和目標(biāo)端口號(hào)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的流向控制。

●伺服驅(qū)動(dòng)過載自動(dòng)降載（待申請專利）
   具有過載自動(dòng)降載算法，過載自動(dòng)降載技術(shù)能夠使伺服電機(jī)在過載時(shí)自動(dòng)降為額定力矩輸出而不是報(bào)警停機(jī)，保證了整個(gè)系統(tǒng)的連續(xù)和穩(wěn)定運(yùn)行。
●完全無限位傳感器初始定位技術(shù)（待申請專利）
   運(yùn)用獨(dú)特的伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了完全無限位傳感器模式，使整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大提高。
●電網(wǎng)電壓補(bǔ)償技術(shù)
   通過電網(wǎng)電壓補(bǔ)償技術(shù)，保證動(dòng)感平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制的穩(wěn)定性和適應(yīng)性。
●動(dòng)態(tài)制動(dòng)控制技術(shù)
   通過動(dòng)態(tài)制動(dòng)控制技術(shù)，提供掉電情況下的額外安全防護(hù)。
2、系統(tǒng)組成及功能特點(diǎn)
   多自由度運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)化伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和MBOX通訊控制板卡組成，運(yùn)用CAN總線和以太網(wǎng)總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的多平臺(tái)、多自由度、高速度、大容量的運(yùn)行控制。
（1）網(wǎng)絡(luò)化伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
   網(wǎng)絡(luò)化伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用TI最新的32位含浮點(diǎn)運(yùn)算能力的雙核數(shù)字信號(hào)處理芯片，采用全新的伺服控制算法，對永磁同步伺服電機(jī)的位置、速度、加速度和輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行精確控制。
網(wǎng)絡(luò)化伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)：
? 通用運(yùn)動(dòng)控制功能: 位置/速度/力拒控制, 模式切換
? 快速的電流環(huán)浮點(diǎn)CLA內(nèi)核處理，具有良好的動(dòng)態(tài)跟隨性。
? 內(nèi)置電網(wǎng)電壓補(bǔ)償控制，自動(dòng)適應(yīng)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)。
? 內(nèi)置2路可選共振低通濾波，以及2級共振陷波濾波器，有效應(yīng)對機(jī)械共振。
? 內(nèi)置專有智能再生制動(dòng)控制技術(shù)。
? 內(nèi)置轉(zhuǎn)矩觀測器技術(shù)，自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載的變化。
? 控制增益可切換或內(nèi)部自適應(yīng)匹配。
? 內(nèi)置動(dòng)態(tài)制動(dòng)控制，為驅(qū)動(dòng)提供額外的安全防護(hù)。
? 具有過載自動(dòng)降載算法，可參數(shù)化選擇是否過載保護(hù)，以及參數(shù)化設(shè)置自動(dòng)平滑降載及恢復(fù)過載能力。
? 支持MODBUS協(xié)議的 RS232及RS485通訊接口，直接與上位機(jī)和觸摸屏等通訊。
? 支持CAN總線接口，內(nèi)置專有通訊協(xié)議，方便客戶定制使用。
? 控制端口支持軟件方式分配、邏輯設(shè)置、可編程濾波，使用靈活方便可靠。
? 脈沖模擬量接口, 脈沖輸入頻率最高可達(dá)1MHZ.
? 2路模擬量輸出可觀測驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部狀態(tài)，方便現(xiàn)場調(diào)試。
? 內(nèi)置功率器件溫度監(jiān)控和過流，過壓以及過熱等保護(hù)，確保可靠驅(qū)動(dòng)。
? 具有歷史故障記錄等可靠性管理功能。
（2）MBOX通訊控制器
   MBOX是一款專為伺服網(wǎng)絡(luò)化控制應(yīng)用開發(fā)的一款以太網(wǎng)到CAN總線的雙向數(shù)據(jù)傳遞的，含有RS232或RS422，12路數(shù)字輸出，2路模擬輸出，8路數(shù)字輸入等信號(hào)接口的多功能應(yīng)用板卡。其中的CAN總線采用了電氣隔離技術(shù)，確?？偩€驅(qū)動(dòng)的可靠與安全。
（3）HS伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與MBOX通訊控制板卡構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)
   網(wǎng)絡(luò)化伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，提供了3種總線接口，包括RS232，RS485以及CAN總線。其中RS232接口是標(biāo)準(zhǔn)配置的通訊接口；RS485和CAN總線是選配的通訊接口，采用了電氣隔離及瞬態(tài)電壓抑制保護(hù)技術(shù)，具有良好的電磁兼容性和可靠性。RS232和RS485接口的通訊協(xié)議是工業(yè)常用的MODBUS RTU協(xié)議；CAN總線接口的通訊協(xié)議是本公司具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CAN總線通訊方法。
網(wǎng)絡(luò)化伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)加強(qiáng)了總線模式下的控制功能，支持RS232，RS485以及CAN總線接口的多種總線模式控制，包括：
●總線接口的轉(zhuǎn)矩模式控制
●總線接口的轉(zhuǎn)速模式控制
●總線接口的相對位置模式控制
●總線接口的絕對位置模式控制
   標(biāo)準(zhǔn)配置的RS232接口實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與上位機(jī)或觸摸屏的點(diǎn)到點(diǎn)通訊，可實(shí)現(xiàn)對伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)視、參數(shù)讀寫以及總線模式的控制。當(dāng)用戶要求網(wǎng)絡(luò)化伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，可選擇RS485總線或CAN總線。
   下圖是網(wǎng)絡(luò)化伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過CAN總線和MBOX通訊控制器構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化伺服控制系統(tǒng)的典型構(gòu)架。MBOX與上位計(jì)算機(jī)之間通過交換機(jī)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的通訊，MBOX與伺服驅(qū)動(dòng)器之間實(shí)現(xiàn)CAN總線的通訊。另外，MBOX還可以與本地計(jì)算機(jī)或觸摸屏實(shí)現(xiàn)基于通過RS232等接口的MODBUS通訊，便于監(jiān)控和調(diào)試。同時(shí), MBOX還可以提供8路數(shù)字輸入，12路數(shù)字輸出及2路模擬量輸出接口，便于通過以太網(wǎng)總線實(shí)現(xiàn)低成本的數(shù)字及模擬接口數(shù)據(jù)采集和控制。