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多轴超精密同步运动控制系统中的数据交互机制
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:机械工程学报
  • 时间:2014
  • 页码:149-156
  • 分类:TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]武汉理工大学机电工程学院,武汉430070
  • 相关基金:国家自然科学基金(51205300); 国家02重大科技专项(2009ZX2308-06); 中央高校基本科研业务费专项资金(2014-IV-101)资助项目
  • 相关项目:高可靠性主动磁悬浮轴承的冗余支承重构关键技术研究
作者: 程鑫|
中文摘要:

多轴超精密同步运动控制系统采用并行多处理器架构,提出基于分布式共享存储思路的数据交互机制,应对该控制系统中的高效数据采样与传输。设计含自定义总线的多总线运动控制网络,在分布式物理内存上实现统一编址的共享内存模型,通过基于硬件实现的消息传递服务刷新共享数据而维护其一致性,减小共享数据访问开销;将数据交互过程与实时控制算法呈流水线进行,优化并行计算周期时隙分配,最大化并行处理器使用效率;制定数据交互过程的精密同步策略,实现激光干涉测量位置数据同步采样。试验表明,数据交互机制性能不受并行处理器数目增多的影响,能达到稳定高带宽和精确数据传输延迟;同步策略能实现亚纳秒级别的位置数据采样同步误差,且该误差随信号传输距离稳定分布。应用实例证明了本研究内容的有效性。

英文摘要:

Multi-axis ultra-precise synchronous motion control system needs to adopt parallel multiprocessors architecture. A data interchange mechanism based on distributed shared memory to realize high-efficiency data sampling and transmission in this type of control system is proposed. Multi-bus motion control network involving user-defined internal bus is designed, which constructs globally unified addressing memory model based on ~listributed local memory. Hardware-implemented message passing service refreshes shared data to ensure data consistency, which actually minimizes memory access time. Pipelined execution of data interchange and real-time control optimizes the slot allocation in parallel computing cycle, which maximizes the efficiency of parallel-processors. Precise synchronization strategy in data interchange realizes synchronous sampling of laser measuring position datum. Experimental results show the performances of data interchange mechanism not affected by increasing number of processors can realize stable bandwidth and precise transmission latency. Sub-nanosecond scaled synchronous position sampling can be implemented, and synchronization error has stable distribution characteristics towards transmission distance. The validity of this research has been proved in actual application.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603