周期同步运行模式:CSP、CSV、CST
什么是循环同步运行模式?
循环同步模式(Cyclic Synchronous Modes)是符合 CiA 402 标准的基于 EtherCAT 的控制模式,在该模式下,主站会在每个通信周期向驱动器发送一个新的设定值。主站负责轨迹规划,而驱动器则执行本地控制回路。
为什么这很重要?
在机器人技术、数控机床和多轴系统中,仅向驱动装置指定目标位置并让其自行移动到该位置是不够的。主控装置必须集中计算所有轴的协调路径规划,并将每个中间点传输给驱动装置:
- 完全控制运动轨迹——复杂的轨迹(S形曲线、样条曲线、圆形插值)在主控器中计算
- 多轴同步——所有轴都在相同的通信周期内获得其设定值
- 确定性执行——EtherCAT 确保设定值传输的时间一致性
- 灵活性——主控器可随时调整动作,无需依赖驱动器的内部轨迹生成器。
它是如何运作的?
三种操作模式涵盖了三个控制变量:
CSP — 循环同步位置(模式 8):主站发送目标位置。驱动器执行位置、速度和扭矩控制。此外,还可以将速度偏移 (0x60B1) 和扭矩偏移 (0x60B2) 作为前馈信号发送。
CSV — 循环同步速度(模式 9):主站发送目标速度。驱动器执行速度和扭矩控制。循环之间的插值确保运行平稳。
CST — 循环同步转矩(模式 10):主机发送目标转矩。驱动器仅执行转矩控制。非常适合力/阻抗控制。
与配置文件模式(PP、PV、PT)的比较:在配置文件模式(PP=1、PV=3、PT=4)中,驱动器的内部轨迹生成器负责轨迹规划。主控制器仅指定目标和运动参数。这更简单,但无法提供跨轴协调。
通过 OD 对象 0x6060(操作模式)选择模式。在“操作已启用”状态下,可以动态切换模式——前提是所有必需的 PDO 数据都已映射。
SOMANET 如何实现这一点?
所有 SOMANET 伺服驱动器都支持 CSP、CSV 和 CST 作为主要操作模式。内部采样周期为250 µs(4 kHz),推荐的 EtherCAT 周期时间在 250 µs 至 8 ms 之间。分布式时钟可确保多从属系统中的同步。
在 CSP 模式下,有三种控制器可供选择:级联 PID、简单 PID 和双编码器级联控制。命令平滑和插值可补偿较慢的主循环时间。
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