[發明專利]一種基于分布式時鐘的多機器人控制同步系統及方法

有效

• 申請號: 201710313155.4
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107196724B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 楊磊;潘銅
• 申請（專利權）人: 深圳市匯川技術股份有限公司
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 陸軍

1.一種分布式控制系統，其特征在于，包括主控制器和多個從控制器，所述主控制器與所述多個從控制器之間采用級聯網絡連接；所述主控制器包括初始化單元、偏差計算單元、同步判斷單元以及補償單元，其中：所述初始化單元，用于獲取所述多個從控制器的鏈路結構以確定所述分布式控制系統的網絡拓撲結構，并根據所述網絡拓撲結構，對所述多個從控制器完成初始化；

所述偏差計算單元，用于獲取所述多個從控制器的時間戳信息，分別計算每一所述從控制器相對于所述主控制器的傳導延時和初始偏差；

所述同步判斷單元，根據所述傳導延時和所述初始偏差，判斷所述多個從控制器與所述主控制器是否同步；

所述補償單元，用于在所述多個從控制器與所述主控制器同步時，設置所述分布式控制系統的同步周期，在所述同步周期內，所述主控制器與所述多個從控制器之間進行數據交互并進行時鐘漂移補償；

所述同步判斷單元，根據下面的公式判斷所述多個從控制器與所述主控制器是否同步，

△t＝(T_local(n)+T_offset-T_delay)-T_{sys_ref}

其中，T_local(n)為從控制器的本地時間、T_offset為從控制器與主控制器之間的初始偏差、T_delay為從控制器到主控制器的傳輸延時、T_{sys_ref}為主控制器的參考時鐘；

如果△t小于等于預設閾值，則表示所述從控制器與所述主控制器同步，如果△t大于預設閾值，則表示所述從控制器與所述主控制器不同步。

2.根據權利要求1所述的分布式控制系統，其特征在于，所述網絡拓撲結構為線性網絡拓撲結構或環形網絡拓撲結構。

3.根據權利要求1所述的分布式控制系統，其特征在于，所述主控制器和所述多個從控制器分別包括時鐘漂移補償電路，用于進行時鐘漂移補償；

所述時鐘漂移補償電路包括第一速度觀測器、第一加法器、第一低通濾波器、第一鑒相器、第二加法器、第二低通濾波器、第二鑒相器、數控振蕩器和第二速度觀測器；

所述第一速度觀測器的輸入端接收系統參考時鐘信號，輸出端與所述第一加法器的第一輸入端連接；所述第一加法器的輸出端與所述第一低通濾波器的輸入端連接；所述第一低通濾波器的輸出端與第一鑒相器的輸入端連接，所述第一鑒相器的輸出端與所述第二加法器的第一輸入端連接；所述第二加法器的輸出端與所述數控振蕩器的輸入端連接；所述第二低通濾波器的輸入端接收系統靜態誤差信號，所述第二低通濾波器的輸出端與所述第二鑒相器的輸入端連接；所述第二鑒相器的輸出端與所述第二加法器的第二輸入端連接；所述數控振蕩器的輸出端與所述第二速度觀測器的輸入端連接，所述第二速度觀測器的輸出端與所述第一加法器的第二輸入端連接；所述數控振蕩器的輸出端為從控制器的本地時間。

4.根據權利要求3所述的分布式控制系統，其特征在于，所述系統靜態誤差信號通過下面的公式計算：

其中，T_local(n)為從控制器的本地時間、T_offset為從控制器與主控制器之間的初始偏差、T_delay為從控制器到主控制器的傳輸延時、T_{sys_ref}為系統參考時鐘信號。

5.根據權利要求1所述的分布式控制系統，其特征在于，所述主控制器還用于根據所述同步周期，控制所述多個從控制器進行周期性中斷；

所述多個從控制器根據周期中斷信號，控制機器人進行運動計算及軌跡規劃。