数据驱动型状态机伺服控制系统的设计和实现.pdf

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1、《电气自动化)2ol1年第33卷第6期变流技术ConveaerTechniques数据驱动型状态机伺服控制系统的设计和实现李绍安李维嘉郎飞阳(华中科技大学船舶与海洋工程学院轮机工程系，湖北武汉430074)摘要：针对电动缸数字驱动控制系统的开发，采用数据驱动状态机设计模式，设计控制系统的软件结构，以适应不同品牌和型号数字驱动器的功能控制。分析了数字驱动器的功能和共有特点。介绍了数据驱动状态机设计模式设计数字驱动器功能模块的具体过程。实现了通用电动缸伺服控制系统数据驱动状态机控制系统的软件结构，对类似项目软件开发可大幅提高软件设计

2、效率和质量。关键词：数字伺服驱动器设计模式数据驱动状态机[中图分类号]TP311．5[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2011)06—0041—03DesignofServoControlSystembyData—DrivenStateDesignPatternLiShaoanLiWeijiaLangFeiyang(SchoolofNavalArchitecture&OceanEngineering，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，WuhanHubei430074，

3、China)Abstract：Fortheelectriccylinderdigitaldrivingcontrolsystem’Sdevelopment，usingthedesignpatternofdatadrivenstatemachine，designthesoftwarestructureofthecontrolsystem，thenadapttodifferentbrandsandmodelsthefunctionofdigitaldrivecontro1．Analysesthefunctionandcommonfe

4、aturesofdigitaldrive．Introducestheprocessofthedatadrivenstatemachine’Sdesignpatternandthedesigndigitaldrivefunctionmodule．Keywords：ElectricCylinderServoSystemDesignPatternData-DrivenDesignStateDesignPattern0引言迁移控制，能够很好的简化数字驱动伺服控制系统的复杂性。针对本控制系统可以控制多种不同品牌和型号的数字伺服电动缸相对于

5、液压缸，在响应频率、设计周期、硬件成本和维驱动器，这里对“状态机”设计模式进行了进一步优化，引入配置修等方面有较大的优势，因此在实际运用中，十吨以下六自由数据库，提出了“数据驱动状态机”设计模式。如图1所示。度平台的设计多采用电动缸作为驱动元件。伺服电机驱动器作为电动缸系统中的关键组成部分，近几年以来得到了飞速的发展，其功率逐渐增大，模拟伺服逐渐发展到数字伺服，输入方式由以前的模拟量发展到现在的数字通讯。由于PLC和FPGA的使用，伺服驱动器更加智能，逐渐简化了控制的工作量，减少了控制开发的成本。随着数字伺服驱动器的大量使用，对

6、其控制代码的设计及优化成为六自由度控制系统中的重要组成部分。在实际工程项目中，根据平台的功率以及总体成本，常选用不同品牌和型号的数字驱动器。由于不同的数字伺服驱动器在控制及通讯方式上存在差异，往往需要开发不同版本的控制软件，给开发成本和后期维护带来了巨大的困难。综上所述，为减少开发成本，增加程序代码复用程度，有必要开发一套通用的数字伺服驱动器管理程序，简化驱动器控制的设计。让设计人员能快速开发新的数字伺服驱动器的控制代码，从而把主要精力投入到其他关键控制系统及算法的设计中。1数据驱动状态机设计方法考虑数字驱动伺服控制系统的复杂性

7、，为了保证控制系统的可靠性和可维护性，可选用成熟的软件设计模式。本文数字驱动伺服控制系统的结构设计，以成熟的“状态机设计模式”为依图1数据驱动状态机“设计模式”据J。“状态机”设计模式通过实际控制对象的状态描述和状态“数字驱动状态机”在传统状态机设计模式的基础上添加了收稿日期：2011—05—09状态管理类(StateManager)以及向配套的状态数据库(StateData—ElectricaIAutomation41《电气自动化》2011年第33卷第6期变流技术ConverterTechniquesBase)。状态管理类主要

8、负责状态的配置和管理状态转换。责，提供驱动器包括参数设置、寻找零位、返回状态等各种驱动器(1)引入命令方式(Command)，作为状态改变的接口，及功能。功能的具体实现及控制驱动器的实际代码向控制接口模环境类(Context)采用命令方式改变当前状态。环境类(C