北京和利时电机技术有限公司自主研发的多自由度运动控制系统，采用全新的控制算法，创新的实现了智能再生制动、过载自动降载、掉电动态制动、电网电压补偿和网络化通讯等关键技术功能，系统将网络化伺服电机驱动器和MBOX通讯控制板卡，通过CAN总线和以太网总线技术的完美结合，实现了设备的多平台、多自由度、高速度、高可靠的运行控制。系统组网方便灵活，可扩展性强，可广泛用于动感平台、运动模拟、飞行模拟、驾驶模拟、并联机器人、舞台、喷泉等多自由度运动平台领域。
1、关键技术和创新内容 我们从系统的数学模型出发，提出并实践了一系列先进的控制策略和多项关键技术创新内容： ●隐极式PMSM无电流传感器调速技术（已获发明专利） 提出了直轴电压指令值等于零的新型控制策略，实现了伺服电机的速度环无电流传感器矢量控制。 ●基于最大功率的VSI泻放电阻制动技术（已获发明专利） 提出了一种新的制动控制方法，通过电压因子通道和功率因子通道的联合设计，实现了制动电阻的优化泻放控制。 ●基于寄存器访问的CAN总线应用层通讯协议设计（已获发明专利） 根据CAN总线数据链路层的特点，构建了CAN总线应用层通讯的三种模式，创建了CAN节点信息交换寄存器模型，提出了一个完整的基于寄存器访问方式的应用层通讯协议。 ●用于动感影院特效播映系统的以太网通讯方法及系统（发明专利实审中） 特效传输的以太网数据通讯采用UDP通讯协议，通过MAC地址，IP地址，以及用户特殊定义的UDP源端口号和目标端口号实现以太网数据的流向控制。
●伺服驱动过载自动降载（待申请专利） 具有过载自动降载算法，过载自动降载技术能够使伺服电机在过载时自动降为额定力矩输出而不是报警停机，保证了整个系统的连续和稳定运行。 ●完全无限位传感器初始定位技术（待申请专利） 运用独特的伺服驱动技术，实现了完全无限位传感器模式，使整个系统的稳定性大大提高。 ●电网电压补偿技术 通过电网电压补偿技术，保证动感平台运动控制的稳定性和适应性。 ●动态制动控制技术 通过动态制动控制技术，提供掉电情况下的额外安全防护。 2、系统组成及功能特点 多自由度运动控制系统由网络化伺服电机驱动器和MBOX通讯控制板卡组成，运用CAN总线和以太网总线技术，实现设备的多平台、多自由度、高速度、大容量的运行控制。 （1）网络化伺服驱动系统 网络化伺服驱动系统采用TI最新的32位含浮点运算能力的双核数字信号处理芯片，采用全新的伺服控制算法，对永磁同步伺服电机的位置、速度、加速度和输出转矩进行精确控制。 网络化伺服驱动系统特点： 通用运动控制功能: 位置/速度/力拒控制, 模式切换 快速的电流环浮点CLA内核处理，具有良好的动态跟随性。 内置电网电压补偿控制，自动适应电网电压的波动。 内置2路可选共振低通滤波，以及2级共振陷波滤波器，有效应对机械共振。 内置专有智能再生制动控制技术。 内置转矩观测器技术，自动适应负载的变化。 控制增益可切换或内部自适应匹配。 内置动态制动控制，为驱动提供额外的安全防护。 具有过载自动降载算法，可参数化选择是否过载保护，以及参数化设置自动平滑降载及恢复过载能力。 支持MODBUS协议的 RS232及RS485通讯接口，直接与上位机和触摸屏等通讯。 支持CAN总线接口，内置专有通讯协议，方便客户定制使用。 控制端口支持软件方式分配、逻辑设置、可编程滤波，使用灵活方便可靠。 脉冲模拟量接口, 脉冲输入频率最高可达1MHZ. 2路模拟量输出可观测驱动器内部状态，方便现场调试。 内置功率器件温度监控和过流，过压以及过热等保护，确保可靠驱动。 具有历史故障记录等可靠性管理功能。 （2）MBOX通讯控制器 MBOX是一款专为伺服网络化控制应用开发的一款以太网到CAN总线的双向数据传递的，含有RS232或RS422，12路数字输出，2路模拟输出，8路数字输入等信号接口的多功能应用板卡。其中的CAN总线采用了电气隔离技术，确保总线驱动的可靠与安全。 （3）HS伺服驱动系统与MBOX通讯控制板卡构成的网络化控制系统 网络化伺服驱动系统，提供了3种总线接口，包括RS232，RS485以及CAN总线。其中RS232接口是标准配置的通讯接口；RS485和CAN总线是选配的通讯接口，采用了电气隔离及瞬态电压抑制保护技术，具有良好的电磁兼容性和可靠性。RS232和RS485接口的通讯协议是工业常用的MODBUS RTU协议；CAN总线接口的通讯协议是本公司具有自主知识产权的CAN总线通讯方法。 网络化伺服驱动系统加强了总线模式下的控制功能，支持RS232，RS485以及CAN总线接口的多种总线模式控制，包括： ●总线接口的转矩模式控制 ●总线接口的转速模式控制 ●总线接口的相对位置模式控制 ●总线接口的绝对位置模式控制 标准配置的RS232接口实现网络化伺服驱动系统与上位机或触摸屏的点到点通讯，可实现对伺服驱动系统的状态监视、参数读写以及总线模式的控制。当用户要求网络化伺服驱动系统组网运行时，可选择RS485总线或CAN总线。 下图是网络化伺服驱动系统通过CAN总线和MBOX通讯控制器构成网络化伺服控制系统的典型构架。MBOX与上位计算机之间通过交换机实现以太网的通讯，MBOX与伺服驱动器之间实现CAN总线的通讯。另外，MBOX还可以与本地计算机或触摸屏实现基于通过RS232等接口的MODBUS通讯，便于监控和调试。同时, MBOX还可以提供8路数字输入，12路数字输出及2路模拟量输出接口，便于通过以太网总线实现低成本的数字及模拟接口数据采集和控制。
