【摘要】：本世紀以來,以太網(wǎng)作為電子網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)之一取得了巨大的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)運動控制領(lǐng)域日益受到人們的關(guān)注,智能化、網(wǎng)絡(luò)化、開放性好的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)成為各國工業(yè)界未來發(fā)展的趨勢。時間觸發(fā)以太網(wǎng)(Time Triggered Ethernet)以其高帶寬、高實時性、確定性通信、高精度的時鐘同步等特點被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。同時,傳統(tǒng)的適用于多軸同步控制系統(tǒng)的現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展需求。因此,在多軸網(wǎng)絡(luò)運動控制系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域,引入該TTE網(wǎng)絡(luò)就顯得十分必要,它不僅能夠讓主從站點的通信變得更快,同時還能夠讓系統(tǒng)控制有著更大的擴展空間,并能夠有效解決軸數(shù)受限問題,此外,會讓系統(tǒng)擁有更高的實時性和穩(wěn)定性。本文對TTE進行研究,在此基礎(chǔ)上,完成了對TTE時鐘同步關(guān)鍵算法及TTE在多軸同步控制應(yīng)用的研究。論文主要內(nèi)容如下:1、闡述了 TTE網(wǎng)絡(luò)和多軸同步控制的發(fā)展現(xiàn)狀,分析了各自存在的不足,突出了將TTE網(wǎng)絡(luò)引入多軸同步控制系統(tǒng)的重要性。對TTE網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸進行深入研究,詳細介紹了 TTE網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)類型和不同數(shù)據(jù)幀的分發(fā)調(diào)度原理。2、研究了 TTE時鐘同步關(guān)鍵算法,規(guī)劃了時鐘同步流程,重點分析了 TTE時鐘同步的關(guān)鍵參數(shù)和相關(guān)算法。在此基礎(chǔ)上,對TTE協(xié)議進行建模,通過仿真證明了 TTE時鐘同步機制能保證在設(shè)備間的時鐘偏差在所設(shè)定的5us的時鐘精度范圍內(nèi)。3、在對實時以太網(wǎng)和多軸控制系統(tǒng)進行深入研究的基礎(chǔ)上,將兩者有機結(jié)合,創(chuàng)新性的構(gòu)建了 DSP+FPGA為應(yīng)用層的具有TTE網(wǎng)絡(luò)功能的主從式多軸網(wǎng)絡(luò)運動控制系統(tǒng)。同時,在實現(xiàn)高精度時鐘同步的基礎(chǔ)上,針對TTE多軸同步控制系統(tǒng),提出了以Altera公司的FPGA為從處理器實時網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層,從而實現(xiàn)了具有TTE從站功能的網(wǎng)絡(luò)運動控制系統(tǒng)。此外,設(shè)計了基于TTE網(wǎng)絡(luò)時鐘同步控制系統(tǒng)的集總幀模型和TTE網(wǎng)絡(luò)模型以及伺服接口模塊。最后,在軟硬件的基礎(chǔ)上搭建了實驗仿真平臺,實驗達到預(yù)期效果,為進一步研究開發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。
【圖文】：

則不通過時間觸發(fā)協(xié)議的封裝，根據(jù)傳統(tǒng)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送機制進行傳輸ＴＴＥ協(xié)議體逡逑系架構(gòu)是ＴＴＥ重要組成部分，是建立在時間觸發(fā)架構(gòu)基礎(chǔ)上，ＴＴＥ的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)逡逑構(gòu)如圖２．１所示：逡逑６逡逑

邐＾逡逑ｉ逡逑圖２．１ＴＴＥ網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系架構(gòu)圖逡逑通過上圖可知，協(xié)議層結(jié)構(gòu)就是所謂的正面層次結(jié)構(gòu)，它涵蓋了邋ＩＰ、ＴＣＰＶＵＤＰ協(xié)逡逑議以及ＴＴ同步協(xié)議等％而其側(cè)面，ＴＴＥ服務(wù)控制機制則涵蓋了時鐘同步、容錯、數(shù)逡逑據(jù)傳輸?shù)裙芸貦C制，另外還有對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)配置等。在此協(xié)議架構(gòu)中，，將同步協(xié)議融入其逡逑中之后，就能夠完成兩種數(shù)據(jù)類型的傳輸，一個是ＴＴ，另一個是ＥＴ，前者為時間觸發(fā)逡逑數(shù)據(jù)，后者則是事件觸發(fā)數(shù)據(jù)在傳統(tǒng)以太網(wǎng)中，融入ＴＴＥ層次結(jié)構(gòu)，即使不需要逡逑進行變化，相關(guān)的ＩＰ、ＴＣＰ等高層協(xié)議，都能夠支持時間觸發(fā)服務(wù)。逡逑在ＩＥＥＥ８０２．３標準中，ＴＴＥ網(wǎng)絡(luò)所具有的功能主要有：時間觸發(fā)服務(wù)的供給者，就逡逑是相應(yīng)的以太網(wǎng)和交換機終端上的通信控制裝置。在此網(wǎng)絡(luò)中
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP273;TP393.11

【參考文獻】

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1 張英靜;熊華鋼;劉志丹;李振;;可用于航空電子系統(tǒng)的時間觸發(fā)以太網(wǎng)[J];電光與控制;2015年05期

2 蘭杰;熊華鋼;李峭;;時間觸發(fā)以太網(wǎng)時鐘同步的容錯方法分析[J];計算機工程與設(shè)計;2015年01期

3 王夢迪;王彤;何鋒;趙科莉;;時間觸發(fā)以太網(wǎng)時鐘同步的仿真與性能驗證[J];電光與控制;2014年12期

4 邱愛華;張濤;顧逸東;;面向空間應(yīng)用的時間觸發(fā)以太網(wǎng)[J];國防科技大學學報;2014年05期

5 黃韜;陳長勝;;TTE時間同步協(xié)議關(guān)鍵算法研究和仿真分析[J];電子科技大學學報;2014年03期

6 蘭杰;朱曉飛;陳亞;李峭;;時間觸發(fā)以太網(wǎng)標準研究[J];航空標準化與質(zhì)量;2013年05期

7 劉冬冬;張?zhí)旌?陳建;于兵;;TTP/C協(xié)議的關(guān)鍵特性研究[J];計算機測量與控制;2012年10期

8 賈佳;曹樹坤;;基于DSP的多軸運動控制器研究[J];現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備;2012年04期

9 劉晚春;李峭;何鋒;熊華鋼;;時間觸發(fā)以太網(wǎng)同步及調(diào)度機制的研究[J];航空計算技術(shù);2011年04期

10 徐亮;張延園;林奕;林偉;;時間/事件混合觸發(fā)通訊系統(tǒng)的研究[J];微電子學與計算機;2011年04期

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1 王亞琦;時間觸發(fā)以太網(wǎng)節(jié)點卡的FPGA設(shè)計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2017年

2 任計羽;EtherCAT從站軟件的設(shè)計與實現(xiàn)[D];中國科學院研究生院（光電技術(shù)研究所）;2014年

3 楊林;基于EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)場控制系統(tǒng)主站設(shè)計與應(yīng)用研究[D];南京理工大學;2014年

4 李振偉;基于網(wǎng)絡(luò)演算的時間觸發(fā)以太網(wǎng)的研究[D];電子科技大學;2013年

5 劉強;時間觸發(fā)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)控制機制和關(guān)鍵構(gòu)件研究[D];電子科技大學;2013年

6 陳文生;基于Linux平臺的EtherCAT運動控制系統(tǒng)研究[D];華南理工大學;2012年

7 季明逸;多軸同步控制策略的研究與實踐[D];南京航空航天大學;2012年

8 羅召成;基于現(xiàn)場總線的開放式多軸運動控制器設(shè)計[D];浙江大學;2012年

9 謝輝;基于以太網(wǎng)的分布式運動控制系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D];大連理工大學;2008年

10 張云;基于CAN總線的多軸運動控制器的研究[D];哈爾濱理工大學;2006年

本文編號：2691629