性能

在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中，電機(jī)控制通常分為幾個(gè)控制環(huán)路層：電流/扭矩環(huán)路、速度環(huán)路、位置環(huán)路和更高級別的運(yùn)動(dòng)控制環(huán)路。這些環(huán)路通常以級聯(lián)的形式排列，每個(gè)環(huán)路都有自己的“實(shí)時(shí)”處理要求。電流或扭矩環(huán)路是超嚴(yán)苛的控制環(huán)路。每個(gè)上游環(huán)路以其之前環(huán)路的倍數(shù)運(yùn)行，并為下游環(huán)路提供輸入?yún)⒖肌?a xmlns:opentopic="http://www.idiominc.com/opentopic" class="xref" href="#GUID-4090ACD4-52C1-4932-A6C4-6BDD39A4B271">圖 1 顯示了典型的級聯(lián)控制拓?fù)洹?/p>

圖 1 中的模塊非常適合用于跨異構(gòu)處理器內(nèi)核或在處理器與微控制器之間進(jìn)行邏輯分區(qū)。在多核 MPU 或 MCU 的不同內(nèi)核之間分散各個(gè)環(huán)路，可以更大限度地增加專用于每個(gè)環(huán)路的處理帶寬。當(dāng) MPU 或 MCU 內(nèi)核接收到其控制環(huán)路輸入數(shù)據(jù)時(shí)，它可以盡快運(yùn)行算法以使其完成，為下游環(huán)路提供參考值，然后繼續(xù)提供其他服務(wù)，直到準(zhǔn)備好下一組輸入數(shù)據(jù)為止。

具有較高原始性能的 MPU 或 MCU 可以更快完成控制處理，并具有更多可用帶寬來提供更多服務(wù)和功能。32kHz 控制環(huán)路中的周期時(shí)間接近 31.25μs 時(shí)，或?qū)嶋H必須同時(shí)處理來自多個(gè)軸的輸入時(shí)，快速處理至關(guān)重要。

對于伺服控制的嚴(yán)格實(shí)時(shí)處理要求，有幾種選擇，包括數(shù)字信號處理器 (DSP)、FPGA 和標(biāo)準(zhǔn) Arm? 處理內(nèi)核。選擇合適的處理內(nèi)核可能很困難，因?yàn)樾枰陟`活性與優(yōu)化控制算法之間保持平衡。過去，優(yōu)化控制算法是第一要?jiǎng)?wù)，因此 DSP、專用集成電路 (ASIC) 和 FPGA 是確定無疑的選擇。

現(xiàn)在，需要向伺服驅(qū)動(dòng)器添加工業(yè) 4.0 服務(wù)，因此開始采用標(biāo)準(zhǔn)的 Arm Cortex?-A 和 Cortex-R 內(nèi)核。Cortex-A 內(nèi)核可以實(shí)現(xiàn)非常高的帶寬，這對于快速處理非常有用，但這種內(nèi)核缺少 Cortex-R 的實(shí)時(shí)組件，這便是 Cortex-R 在實(shí)時(shí)控制應(yīng)用（如伺服控制）方面比 Cortex-A 更適合的原因。另一方面，Cortex-A 比 Cortex-R 更適合許多其他服務(wù)，如運(yùn)動(dòng)控制、預(yù)測性維護(hù)或基于 Linux 的 Web 服務(wù)。幸運(yùn)的是，諸如 AM64x MPU 和 AM243x MCU 之類的多核器件可以包含這里提到的所有處理元件，因此能夠在單個(gè)芯片中實(shí)現(xiàn)所有必要的元件。