Nghiên ứu truyền thông dùng mạng can trong hệ điều khiển huyển động

Để các cơ cấu chuyển động chính xác; phối hợp với nhau nhịp nhàng, đồng bộ; tăng tính thời gian thực của hệ thống; giảm nhiễu tác động lên hệ thống … ht ́ người ta phải nghiên cứu để t́m

Truyền thông trong hệ điều khiển chuyển động

Khái quát chung về hệ điều khiển chuyển động

Ở giai đoạn đầu phát triển của máy móc, việc điều khiển vị trí và vận tốc được thực hiện bằng những giải pháp tốn kém, phức tạp và tốn thời gian, như một chuỗi các Cam, các bánh răng (Gear), …và những thiết bị tương tự Các thiết bị khác như các xy lanh thuỷ lực và khí, pít tông, quận dây điện từ, phanh,…luôn được thêm vào những hệ thống này

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ máy tính và vi xử lư, các hệ điều khiển chuyển động đă trở nên linh hoạt và tiện lợi hơn Với hệ điều khiển chuyển động có thể lập tnh, ta có thể thay đổi vận tốc hay vị trí của cơ cấu chỉ bằng một vài ng lệnh hoặc bằng cách chọn các thuật toán đă có sẵn trong bộ nhớ của hệ thống

Các thành phần của một hệ điều khiển chuyển động về cơ bản gồm những phần tử như H́nh 1.1.1 ở dưới (chuyển động có thể là chuyển động quay hoặc chuyển động thẳng)

H́ nh 1.1.1 Các phần tử tiêu biểu của môt hệ điều khiển chuyển độ ng

Bộ điều khiển (Controller) sẽ chứa một chuỗi các lệnh được mă hoá (các lệnh để điều khiển chuyển động), khi được thực hiện nó sẽ tạo ra một loạt các xung điện hoặc tín hiệu tương tự ở đầu ra của bộ điều khiển Các tín hiệu này sẽ được cấp cho bộ khuếch đại (Amplifier) và được nó khuyếch đại lên cho phù hợp với cơ cấu chấp hành (Actuator) Cơ cấu chấp hành thực hiển các chuyển động yêu cầu Phần tử cuối cùng là thiết bị phản hồi (Feedback) – cung cấp tín hiệu phản hồi cho bộ điều khiển (Controller).

Nhiều hệ điều khiển chuyển động được tích hợp thành một hệ lớn Các loại thiết bị dựa trên máy tính, như các bộ điều khiển có thể lập tnh, các máy tính công nghiệp, các máy tính lớn ở xa để liên kết và điều phối các chức năng chuyển động cùng các chức năng khác Thêm vào, giao diện hoạt động (Operator interface) để thay đổi chương tnh; cung cấp các sửa đổi thời gian thực như tắt hệ thống, các thay đổi kế hoạch, …Do đó, một hệ thống điều khiển chuyển động tích hợp thêm một số phần có cấu h́nh như H́nh 1.1 2

Interface Host Controller Amplifier Actuator Feedback

Tổng quan về các kiều khác nhau của hệ điều khiển chuyển động được mô tả như ở H́nh 1.1.3

Khái niệm bộ điều khiển và bộ khuếch đại (Controller và Amplier) được sử dụng ở đây được hiểu rất rộng Ví dụ: Một bộ điều khiển có thể chỉ gồm thiết bị đơn giản để thực hiện việc đóng cắt một động cơ quạt nhỏ khi phát hiện ra có khói Nếu động cơ này cần 1 transistor để cấp nguồn th́ ta có thể nói hệ thống có 1 bộ khuếch đại Vậy những khối của hệ điều khiển chuyển động này là: động cơ (Cơ cấu chấp hành), transistor (Bộ khuếch đại), cảm biến phát hiện khói (sensor - Phản hồi) Có khi bộ điều khiển được thiết kế cho những mục đích rơ ràng như: Điều khiển số dựa trên máy tính, rô bốt công nghiệp, cắt và hàn bằng laser,…Host thực hiện các chức

H́ nh 1.1.2 C ấ h́ u nh c a h i u khi n chuy ủ ệ đ ề ể ể n độ ng năng điều khiển cấp cao hơn như: tính toán tốc độ cao, phối hợp chuyển động

Một bộ điều khiển có chức năng của host gọi là host controller

Bộ khuyếch đại có thể được phân loại dựa trên đặc tính đầu ra của nó

Một vài kiều tiêu biểu là:

Cơ cấu chấp hành có thể là: Động cơ 1 chiều có chổi than, động cơ bước,

Thiết bị phản hồi có thể là: Encoder,

Tuỳ theo nhà sản xuất mà các bộ phận trên có thể đứng rời hay được gộp vào trong một khối Ví dụ như: Khối Host, Controller, Amplier có thể nằm chung thành một khối.

Các giải pháp truyền thông cho hệ điều khiển chuyển động

1.2.1 Phương pháp truyền thông truyền thống dùng cho hệ điều khiển chuyển động. Điều khiển chuyển động nhiều trục truyền thống sử dụng các bộ điều khiển chuyển động, dựa trên PC hay một nh, cho từng trục Giữa các trục có mối liện hệ với nhau theo một quy luật nhất định

H́ nh 1.1.3 Các ki u khác nhau c a h i u khi n chuy ề ủ ệ đ ề ể ể n độ ng

H́nh 1.2.1.1 Cấu trúc truyền thông của hệ điều khiển chuyển động truyền thống.

Việc tạo ra quỹ đạo và thuật toán điều khiển vị trí được thực hiện trên một bục phần cứng đơn lẻ H́nh 1.2.1.1 ở trên thể hiện cấu trúc của hệ điều khiển chuyển động gồm hai hoặc nhiều trục.

Các drive được sử dụng ở trên có thể là số hoặc tương tự, và có thể hoạt động ở mode vận tốc hoặc mode mô men

Tín hiệu điều khiển ở trên được gửi từ Controller đến các Driver là các tín hiệu ng (4-20mA) hay áp (0-10V) Tín hiệu phản hồi là các tín hiệu vị trí được lấy từ encoder, resolver,… Với hệ điều khiển chuyển động như trên th́có một số nhược điểm như sau:

• Về mặt dây dẫn: Tất cả các dây dẫn phản hồi cần quay về bộ điều khiển (Controller) V́ động cơ phải gắn trên máy, Controller và Driver gắn gần nhau ở bảng điều khiển nên tín hiệu phản hồi nhỏ phải truyền tượng đối xa Điều này dẫn đến sự suy giảm tín hiệu Hơn nữa các tín hiệu sử dụng ở đây là  g hoặc áp thn ́ rất bị nhiễu và làm ảnh hưởng đến độ chính xác.

• Về mặt phức tạp: Việc thêm trục chuyển động là rất khó và đôi khi là không thể với bục phần cứng cố định

• Về mặt giám sát:Giao diện từ Controller đến Drive không cung cấp khả năng giám sát các thông số, các lỗi của drive nên việc điều khiển, phát hiện sự cố gặp nhiều khó khăn

• Về mặt trễ: Do sử dụng tín hiệu analog để điều khiển nên tín hiệu từ Controller đến các drive phải qua một bộ biến đổi D/A, và tín hiệu vị trí phản hồi về từ Encoder (A/D) Sự biến đổi 2 lần này đă tạo ra trễ làm ảnh hưởng đến tính thời gian thực của hệ thống điều khiển.

Từ những phân tích ở trên ta nhận thấy phương pháp truyền thông truyền thống (dùng tín hiệu analog) này chỉ đáp ứng được những ứng dụng điều khiển chuyển động đơn giản (số trục tham gia chuyển động ít) và yêu cầu chính xác không cao Một hệ điều khiển chuyển động phức tạp khi có nhiều trục tham gia chuyển động, và giữa các trục này có mối liên hệ, phối hợp chuyển động với nhau để thực hiện một nhiệm vụ chung nào đó Đối với những hệ như thế này th́ tính đồng bộ giữa các trục và sự trao đổi thông tin giữa các trục với nhau là rất cần thiết

Do đó, người ta phải t́m ra phương pháp truyền thông khác để đáp ứng được những bài toán điều khiển chuyển động phức tạp và dễ dàng cho việc thiết kế, điều khiển.

1.2.2 Phương pháp truyền thông dùng mạng (bus) cho hệ điều khiển chuyển động.

Người ta đă nghĩ ra giải pháp dùng bus để truyền thông thay cho phương pháp truyền thống trên như ở

H́nh 1.2.2.1 Ở cấu h́nh này người ta dùng 1 hoặc nhiều máy tính trung tâm để điều khiển các trục: Tín hiệu điều khiển có thể được gửi từ máy tính trung tâm đến từng trục một như phần trên của H́nh

1.2.2.1, hoặc gửi tới các bộ điều khiển địa phương (local controllers) như ở phần dưới của H́nh 1.2.2.1 (các lệnh điều khiển nhóm), sau đó bộ điều khiển này điều khiển này mới gửi các lệnh tới các trục riêng lẻ Máy tính trung tâm có thể là 1 chương tnh phần mềm, 1 chíp vi điều khiển, hoặc PLC

➢ Khi dùng bus th́ tín hiệu được truyền là tín hiệu số Ta có thể dễ nhận thấy rằng

H́ nh 1.2.2.1 C ấ u h́ nh m ng (bus) cho h ạ ệ đ ề i u khi n chuy n ng ể ể độ những ưu điểm khi chuyển từ truyền tín hiệu tương tự (phương pháp truyền thống) sang truyền tín hiệu số( dùng bus) là:

• Thông tin truyền trên bus có thể theo 2 chiều, lượng thông tin truyền lớn nên dễ điều khiển.

• Khả năng chống nhiễu cao

• Cấu trúc nối dây đơn giản

• Và có thể giảm giá thành.

➢ Khi dùng mạng (bus) để truyền thông trong hệ điều khiển chuyển động th́ một số vấn đề ta phải quan tâm là:

• Tính thời gian thực của hệ thống.

• Thời gian trễ trong truyền thông

• Tính toàn vẹn của tín hiệu khi truyền.

• Độ chính xác của hệ thống chuyển động (đánh giá theo một chỉ tiêu nào đó) Khái niệm xử lý thời gian thực không đồng nghĩa với xử lý rất nhanh mà là khả năng đáp ứng kịp thời và chính xác với tác động của sự kiện Một trong những yếu tố ảnh hưởng tới tính kịp thời của hệ thống là :

• Ảnh hưởng do trễ trong xử xử lư tính toán và truyền thông (tiền định – có thể ước lượng trước được)

• Ảnh hưởng do lỗi, nhiễu gây ra làm mất hay thay đổi tín hiệu.

Việc loại bỏ thời gian trễ trong truyền thông là điều không thể Nhưng ta có thể ước lượng được thời gian trễ cho phép đối với một hệ điều khiển Từ đó, ta có thể chọn cấu h́nh truyền thông và bộ điều khiển tương ứng mà vẫn đảm bảo được tính thời gian thực cũng như tính ổn định của hệ thống.

1.2.3 Một số mạng(bus) hay được sử dụng để truyền thông trong hệ điều khiển chuyển động.

1.2.3.1 Cấu h́nh truyền thông cho hệ điều khiển chuyển động dùng loại bus tốc độ cao ( SynqNet, Ethernet, FireWire, Sercos…) Ở cấu h́nh này, việc tạo quỹ đạo và thuật toán điều khiển vị trí được đặt ở bộ điều khiển chủ (a central host controller), tín hiện điều khiển của mô men hay tốc độ dạng số được gửi qua giao diện nối tiếp tốc độ cao tới các drive

H́nh 1.2.3.1.1 Cấu h ́ nh mạng của hệ điều khiển chuyển động (tốc độ cao)

Hạn chế của cấu h́nh này là sự kết nối nối tiếp giữa controller và drive cần phải tương đối nhanh Điều này làm tăng giá thành và độ phức tạp cho cả controller lẫn drive Một số giải pháp đang tồn tại là:

• SERCOS: Giải pháp cáp quang, chạy ở tốc độ 2,4 hoặc 16Mbit/s

• IEEE 1394 (a.k.a FireWire): Cáp đồng hoặc cáp quang chạy ở tốc độ 200 đến 400Mbit/s

• 100BaseT, 10BaseT (a.k.a Ethernet): Giải pháp cáp đồng, chạy ở tốc độ 10Mbit/s tới 100Mbit/s

Mô h́nh điều khiển chuyển động dùng truyền thông CAN-bus

Cấu h́nh của phương pháp truyền thông dùng mạng CAN cho hệ điều khiển chuyển động về cơ bản như H́nh 1.3.1

H́nh 1.3.1 Cấu h ́nh truyền thông dùng CAN bus cho hệ điều khiển chuyển động -

Tốc độ truyền tối đa của CAN bus là 1Mbit/s Các tin nhắn CAN có thể chứa tới 8 byte dữ liệu và 127 node CAN có thể được nối tới 1 CAN bus 8 byte dữ liệu - của 1 CAN message, được sử dụng để chứa thông tin về đoạn, có thể được phân như sau:

• 3 byte cho vị trí điểm cuối của đoạn (theo đơn vị vị trí)

• 3 byte cho vận tốc tại điểm cuối của đoạn (theo đơn vị vị trí/ s)

• 1 byte cho thời gian đoạn (1 – 255ms)

• 1 byte cho bộ đếm nguyên (0- 255, lặp lại)

CAN message ở trên được tạo ra trong Host controller CAN servo node thực hiện nội suy bậc 3, do ta đă biết được điểm đầu, điểm cuối, vận tốc điểm đầu, vận tốc điểm cuối và thời gian các đoạn Thời gian các đoạn có thể thay đổi được Bộ đếm nguyên đảm bảo mỗi node sẽ nhận các đoạn liên tục theo một thứ tự đúng

Chuyển động thực được bắt đầu trên tất cả các CAN servo node tại cùng một thời gian qua broadcast message, từ host controller Mỗi CAN servo node sẽ lấy các - tin nhắn về đoạn từ bộ đệm khi cần thiết Sự tạo ra quỹ đạo của mỗi đoạn được tính toán một cách tự động Sự đồng bộ của các CAN Servo node được duy t nhờ tin - nhắn TIME STAMP, được gửi thường xuyên từ host controller, và được nhận bởi các CAN servo node tại cùng một thời gian chính xác Mỗi CAN servo node sẽ so sánh thời gian của các tin nhắn TIME STAMP với thời gian đo của bản thân nó để tự động điều chỉnh Do đó sự đồng bộ giữa các trục được đảm bảo

Việc lựa chọn thời gian các đoạn dựa trên:

• Tốc độ đang dùng của mạng CAN.

• Khả năng của CAN-host

• Yêu cầu của hệ chuyển động

Khi truyền ở tốc độ 1Mbit/s, để truyền 8 byte dữ liệu th́ mất nhiều nhất khoảng 130às (chiều dài của tin nhắn là 130bớt, gồm 64 bớt dữ liệu, ID của CAN- node, CRC,…) Trong một hệ thống có 4 trục, thời gian cần thiết để gửi 1 tin nhắn 8 byte dữ liệu xuống cả 4 trục vào khoảng 4* 130 = 520 às Ngoài ta c ̣n cú cỏc khoảng thời gian dành cho các loại tin nhắn khác như: tin nhắn trạng thái, tin nhắn khẩn cấp để thông báo lỗi,…CAN servo node thực hiện nội suy bậc 3 quỹ đạo, và độ cập nhật của mạch ng vị trí vào khoảng 10 200ms (phụ thuộc vào ứng dụng) - Nếu thời gian mỗi đoạn là 10ms, tải của bus (bus load) khi phải truyền tinh nhắn trờn được tớnh bằng 520às/ 10ms = 5% Ta cú thể dễ nhận thấy rằng CAN bus với - tốc độ tương đối chậm có thể dùng cho trường hợp này.

Ta thấy khi dùng CAN bus để truyền thông trong hệ điều khiển chuyển động th́ có những ưu điểm sau:

• Chuyển động mềm dẻo : Quỹ đạo chuyển động được tạo ra trong máy tính (PC) hoặc CPU của bộ điều khiển Không yêu cầu thêm phần cứng, ngoại trừ giao diện mạng

• Linh hoạt: Số lượng các trục có thể thay đổi dễ dàng mà không phải thêm các thiết bị vào phần cứng trên bộ điều khiển chủ Các thiết bị khác như các module vào ra, các sensor,….có thể được nối trực tiếp đến CAN-bus

• Phân ly: ng điều khiển vị trí trong servo drive được phân ly từ bộ điều khiển chủ Trong hệ thống với bộ điều khiển tập trung, việc tạo quỹ đạo và thuật toán mạch ng vị trí chia sẻ cùng một phần cứng Sự tăng số trục tiêu biểu tốc độ cập nhật của mạch ng vị trí cho mỗi trục cần điều khiển

• Dây dẫn: Các thiết bị có thể được gắn trên máy nên giảm độ phức tạp cũng như giá thành của dây nối

• Giám sát: CAN-bus, với giao thức CANopen, cho phép ta có thể truy cập đến các biến trong các node servo drive và trạng thái máy.

Kết luận

Từ những phân tích ta thấy việc ứng dụng truyền thông số cho hệ điều khiển chuyển động đạt được rất nhiều lợi ích Nhưng để khai thác được tối đa những lợi ích của truyền thông số th́ người ta phải nghiên cứu để tạo ra các loại mạng (bus) khác nhau, các cấu h́nh mạng tối ưu phù hợp với yêu cầu cụ thể của từng hệ điều khiển chuyển động

Trong phạm vi luận văn này, tôi đă nghiên cứu việc dùng truyền thông CAN- bus cho hệ điều khiển chuyển động Trên cơ sở đó, một số vấn đề cần quan tâm khi sử dụng mạng CAN bus sẽ được khảo sát như:-

• Thời gian trễ trong truyền thông.

• Độ chính xác của hệ điều khiển chuyển động.

• Sự ảnh hưởng của chu kỳ trích mẫu T s

• Loại trừ nhiễu tác động lên hệ thống

Với mục tiêu đáng giá việc ứng dụng mạng CAN trong hệ điều khiển chuyển động.

Nghiên cứu ảnh hưởng của trễ truyền thông và nhiễu tới hệ điều khiển, biện pháp khắc phục

Thời gian trễ trong truyền thông

Khi dùng mạng để truyền thông th́ có rất nhiều ưu điểm song ta phải chú ý đến một số vấn đề đó là bao giờ cũng có trễ khi trao đổi, tính toán dữ liệu giữa các nút mạng Khi muốn trao đổi thông tin từ cảm biến đến cơ cấu chấp hành hay từ bộ điều khiển đến cơ cấu chấp hành … đều phải mất một khoảng thời gian nhất định Thời gian truyền thông tin trong mạng này được gọi là trễ truyền thông

Tuỳ thuộc vào các yếu tố như: kiểu mạng, cơ chế định tuyến trong mạng mà thời gian trễ có các đặc tính khác nhau Trong một số hệ thống, thời gian trễ này gần như không đổi nhưng trong nhiều hệ thống, trễ truyền thông thay đổi theo cơ chế ngẫu nhiên

2.1.2 Các thành phần của thời gian trễ.

Ta xét hệ thống kín được mô tả như H ́nh 2.1.2.1

Các cơ cấu chấp hành và cảm biến được nối tới mạng thông tin, chúng nhận và gửi tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển trung tâm Bộ điều khiển trung tâm cũng được nối vào mạng, xử lư và trao đổi các thông tin qua mạng Việc gửi các thông tin qua mạng sẽ mất một khoảng thời gian nào đó.

H́nh 2.1.2.1 Hệ thống điều khiển số qua mạng có trễ.

Về bản chất, trong hệ thống có 3 loại trễ như sau:

• Trễ truyền thông giữa sensor và bộ điều khiển: T sc k

• Trễ do tính toán trong bộ điều khiển: T c k

• Trễ do truyền thông giữa bộ điều khiển và cơ cấu chấp hành: T ca k

Với hệ thống điều khiển, trễ điều khiển T k là thời gian từ khi tín hiệu đo lường được lấy mẫu tới khi nó được sử dụng ở cơ cấu chấp hành, bằng tổng của các

H́ nh 2.1.2.2 L ượ c đồ th ờ i gian mô t trong h ả tr ễ ệ th ố ng i u khi đ ề ể n

Tín hiệu ra của quá trình y k y k u k u k

Tín hi u vào ệ b i ộ đ ều khiển

Tín hi u vào c ệ ơ c u ch p hành ấ ấ

Tín hi u vào ệ quá t nh

Quá t nh  C m bi n ả ế Quá t nh 

( ) u t y t ( ) trễ: T k =T sc k +T ca k +T c k Trong một vũng điều khiển, thường có cả trễ do tính toán, nhưng ảnh hưởng của nó không được xem xét riêng mà được đặt trong trễ truyền thông

2.1.3 Ảnh hưởng của trễ truyền thông đến chất lượng của hệ thống.

Trễ trong truyền thông là một trong những nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống điều khiển như: tính thời gian thực, tính ổn định…

Khi sử dụng tín hiệu số, ta không được lấy mẫu tín hiệu với chu kỳ lấy mẫu bất kỳ mà phải theo định lỹ Shannon, thoả món: Ts < To Chất lượng của hệ thống rời rạc phụ thuộc rất nhiều vào chu kỳ lấy mẫu (Ts) Nếu ta chọn chu kỳ cắt mẫu quỏ lớn thỡ việc tớnh toỏn sẽ đơn giản nhưng lại có thể xảy ra hiện tượng mất thông tin về sự biến đổi của tín hiệu dẫn đến bộ điều khiển sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển không chính xác Nếu lấy T nhỏ thỡ chất lượng của hệ thống sẽ tốt nếu như bộ điều khiển có khả năng xử lý tốt vỡ khi đó khối lượng tính toán sẽ rất lớn

Thời gian trễ truyền thông cũng có ảnh hưởng đến việc chọn chu kỳ lấy mẫu vỡ nú cú ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng hệ thống Nếu thời gian trễ Tk < Ts thỡ cỏc tớn hiệu được chuyển từ cảm biến tới cơ cấu chấp hành chỉ trong phạm vi một chu kỳ lấy mẫu do đó vẫn đảm bảo được trỡnh tự của tớn hiệu điều khiển tại mỗi bước tính Nếu xảy ra tỡnh trạng Tk > Ts thỡ cú nghĩa là tớn hiệu từ cảm biến đến cơ cấu chấp hành phải mất nhiều hơn một chu kỳ lấy mẫu do đó tín hiệu điều khiển tại mỗi bược không đến được cơ cấu chấp hành đúng thời điểm cần Trường hợp này có thể là không xảy ra thường xuyên nhưng nó sẽ được tích luỹ dần dần dẫn đến kết quả là làm cho hệ thống bị mất tính năng thời gian thực, giảm hiệu quả, chất lượng của hệ thống và có thể làm hệ thống mất ổn định Muốn khắc phục hiện tượng này ta có thể tăng Ts nhưng Ts lại bị hạn chế bởi các yếu tố như đó nờu ở trờn nờn khụng thể tăng Tslên quá lớn được Vỡ vậy phải tỡm cỏch giảm bớt thời gian trễ Nhưng với mỗi mạng thỡ thời gian trễ này cũng chỉ giảm đến một giá trị nhất định mà thôi vỡ vậy mà ta phải đề ra được quy luật điều khiển mà nó có thể giải quyết được vấn đề này

2.1.4 Nguyờn nhõn gõy ra trễ truyền thụng và biện phỏp khắc phục

Trễ trong truyền thông thường do các nguyên nhân sau:

➢ Trễ do tốc độ truyền tin của đường mạng

Tốc độ truyền tin của đường mạng phụ thuộc vào tốc độ truyền tin tổng thể và định dạng của một gói thông tin truyền trên mạng Tốc độ truyền tin tổng thể phụ thuộc vào tần số của tín hiệu mang thông tin nên chúng ta không thể tăng lên tuỳ ý mà nú bị hạn chế bởi cụng nghệ chế tạo của thiết bị mạng Cũn định dạng của gói thông tin phụ thuộc vào giao thức truyền thông nên đối với một đường mạng vật lý và giao thức truyền thụng xỏc định trước thỡ tốc độ truyền tin của đường mạng hoàn toàn xác định Do vậy trễ do tốc độ truyền tin của đường mạng là xác định

➢ Trễ do nhiễu tác động lên quá trỡnh truyền tin

Quỏ trỡnh truyền tin chỉ thành cụng khi node nhận dữ liệu nhận được dữ liệu đúng với dữ liệu được truyền đi bởi node truyền Trong thực tế, xác suất nhận được dữ liệu đúng không phải là 100% mà do ảnh hưởng của nhiễu có thể dẫn tới việc truyền dữ liệu bị lỗi Khi việc truyền dữ liệu lỗi, ta phải tiến hành truyền lại cho tới khi node nhận xác nhận là đó nhận được dữ liệu đúng Trong môi trường công nghiệp thỡ ảnh hưởng của nhiễu là rất lớn Lỗi trong việc truyền dữ liệu có thể do nhiễu tác động lên các thiết bị mạng và đường cáp truyền Người ta có thể giảm ảnh hưởng của nhiễu điện từ lên mạng truyền tín hiệu bằng cách sử dụng cáp chống nhiễu (cáp xoắn, cáp đồng trục) hoặc sử dụng cáp quang

➢ Trễ do thời gian đợi đường mạng trở nên sẵn sàng truyền tin.

Thông thường trên một đường mạng có nhiều node mạng và điều này dẫn tới việc truyền dữ liệu sẽ phải đợi cho tới khi quá trỡnh truyền dữ liệu của node đang truyền dữ liệu kết thúc

Nếu có một vài thông điệp cần truyền cũng đang đợi để truyền thỡ thời gian đợi này sẽ bao gồm cả thời gian cần thiết để hoàn thành truyền các thông điệp này.Kích thước của thông điệp đang truyền và số lượng thông điệp đang đợi để truyền là ngẫu nhiên nên thời gian đợi đường mạng trở nên sẵn sàng cũng có tính ngẫu nhiên.

➢ Trễ do đường mạng rơi vào trạng thái tranh chấp (collision)

Trong một số kiểu mạng, đặc biệt là mạng sử dụng phương thức truy cập theo kiếu CSMA/CD trạng thái tranh chấp có thể xảy ra nếu có 2 node cùng muốn gửi dữ liệu một lúc Khi phát hiện ra trạng thái này các node sẽ đơi một khoảng thời gian ngẫu nhiên nào đó rồi mới tiếp tục truyền để tránh trạng thái tranh chấp Trạng thái tranh chấp này gây ra chậm trễ truyền thông trên mạng và sự chậm trễ này mang tính ngẫu nhiên.

Sự chậm trễ của một lần truyền tin cú thể do một trong cỏc nguyờn nhõn trờn gõy ra Số lượng các nguyên nhân này có tính ngẫu nhiên cộng với tính ngẫu nhiên của các nguyên nhân trễ nên thời gian trễ cũng có tĩnh ngẫu nhiên Muốn phân tích và điều khiển được hệ thống ta phải xác định được chiều dài của các trễ Thời gian trễ lớn hay nhỏ có ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng của hệ thống, thời gian trễ càng nhỏ sẽ càng tốt cho hệ thống Vỡ vậy ta phải tỡm cỏch làm cho thời gian trễ nhỏ nhất.

Nhiễu

Trong môi trường công nghiệp, có rất nhiều tín hiệu nhiễu ngẫu nhiên ảnh hưởng tới hệ điều khiển Nhiễu ngẫu nhiên là các tín hiệu mà tại mỗi thời điểm nhất định ta chỉ biết được xác suất xuất hiện của nó Nhiễu gây ra sự sai lệch của tín hiệu điều khiển, thời gian trễ trong truyền thông dẫn đến hệ thống hoạt động kém chính xác, kém ổn định Do đó việc loại trừ bớt các ảnh hưởng nhiễu là rất cần thiết Bộ lọc Kalman là một giải pháp thích hợp cho việc giải quyết bài toán lọc các tín hiệu nhiễu ngẫu nhiên

2.2.2 Cơ sở lư thuyết của bộ lọc Kalman.

Năm 1960, R.E.Kalman viết một bài báo mô tả giải pháp đệ quy cho bài toán lọc tuyến tính rời rạc Từ đó đến nay, cùng với sự phát triển mạnh của công nghệ máy tính, lọc Kalman đă được nghiên cứu và ứng dụng rộng răi

Chúng ta giả thiết quá tnh ngẫu nhiên được ước lượng có mô h́nh tuyến tính như sau:

Phép đo của quá tnh giả thiết được đo tại các thời điểm rời rạc theo thời gian có mối liên hệ tuyến tính như sau: k k x (2) k k z =H +v

Xk = (nx1) – Véc tơ trạng thái tại thời điểm tk

Ak = (n x n) – Ma trận liên hệ của xk đến xk+1

Wk = (n x 1) – Véc tơ ồn quá nh (nhiễu tác động đến các biến trạng thái) t

ZK = (m x 1) – Véc tơ giá trị phép đo tại thời điểm tk

Hk = (m x n) - Ma trận lư tưởng liên hệ giữa giá trị phép đo và biến trạng thái

VK = (m x 1) – Véc tơ ồn phép đo (nhiễu tác động phép đo)

Wk, Vkcó phân bố chuẩn và có ma trận phương sai như sau:

E[Wk Vi T] = 0 đối với tất cả i và k (5)

Ta giả thiết tại thời điểm này ta có một ước lượng ban đầu của quá tnh tại thời điểm tk và giá trị ước lượng này dựa trên hiểu biết của ta về quá tnh tại thời điểm trước tk Ước lượng trước này sẽ được biểu thị bằng x k − (dấu mũ thể hiện là ước lượng, dấu trừ thể hiện là ước lượng trước thời điểm tk) Ta cũng giả thiết rằng ta biết ma trận phương sai của sai số giữa xk và x k − Ta định nghĩa sai lệch ước lượng như sau: k k k (6) e − = x − x − Từ đó ta có ma trận phương sai của sai lệch là:

Với giả thiết có ước lượng trước x k − , ta t́m cách cải tiến phép đo zk để thay đổi ước lượng Ta chọn mối liên hệ của ước lượng trước và phép đo ồn theo phương t nh sau:  x k = x k − + K z ( k − H x k − k )(8)

Trong đó: x k là ước lượng được cập nhật.

Kk là hệ số chưa được xác định

Vấn đề phải giải quyết ở đây là t́m hệ số Kkđể ma trận phương sai của sai lệch giữa giá trị ước lượng và giá trị thực của biến trạng thái đạt cực tiểu theo biến

Thay phương tnh (2) vào phương tnh(8), sau đó thay x k vào phương tnh

(9) Ta được kết quả là:

P = I K H P − − I K H − + K R K Để t́m cực tiểu của ma trận Pk ta lấy đạo hàm của nó theo Kk, sau đó đặt phương tnh này bằng 0 Giải ra ta t́m được Kk tối ưu như sau:

Từ đó ta có ma trận phương sai của ước lượng sai lệch tối ưu là:

Bây giờ ta có thể dựa vào phương tnh (8) tính ra ước lượng của biến trạng thái xk, với Kk lấy từ phương tnh (11) và x k − đă biết

Với bước k+1, ta tính ước lượng của x k + 1 − theo phương tnh (1)

Sai lệch ước lượng tại thời điểm k+1 được tính như sau:

Do wk và ek có không có tương quan chéo nên ta có ma trận phương sai của ước lượng sai lệch như sau: P k + 1 − = E e e   k + 1 − k + 1 − T   = A P A k k T k + Q k (16)

Từ các phương tnh trên ta có thuật toán cho bộ lọc Kalman như sau:

H́ nh 2.2.2.1 Thuật toán của bộ lọc Kalman

2.2.3 Thiết kế bộ lọc Kalman trờn lý thuyết.

Với một hệ điều khiển chuyển động nhiều trục khi dùng truyền thông mạng (bus) thỡ mỗi tớn hiệu đo vị trí phản hồi về sẽ được qua một bộ lọc Kalman Hỡnh

2.2.3.1 là ví dụ dùng bộ lọc Kalman cho hệ điều khiển chuyển động dùng CAN-bus gồm cú 2 trục.

C p nh ậ ật ướ ượ c l ng cùng v i giá tr o z ớ ị đ k

Tính ma tr n ph ng sai ậ ươ c a sai l ch c l ng ủ ệ ướ ượ

Nh ậ p giá tr ị ướ c l ượ ng tr ướ c c ủ a x P 0 − , − 0

Hỡnh 2.2.3.1 Mụ hỡnh dựng bộ lọc Kalman để lọc nhiễu cho hệ điều khiển chuyển động gồm có 2 trục, sử dụng truyề n thông CAN-bus

Tín hiệu vị trí của mỗi trục được truyền qua mạng CAN và sau đó qua 1 bộ lọc Kalman Filter trước khi được so với giá trị đặt.

Trong ví dụ ở dưới ta chỉ xét một hệ điều khiển vị trí tuyến tính gồm có 1 trục, có mô hỡnh như Hỡnh 2.2.3.2 Với giả thiết đó biết hàm truyền của cỏc khối, ta thiết kế bộ lọc Kalman trờn lý thuyết và mụ phỏng.

H́nh 2.2.3.2 Cấu trúc hệ điều chỉnh vị trí tuyến tính. ng

Giả sử mạch  ng điện và tốc độ được tổng hợp theo phương pháp môdule tối ưu dạng chuẩn Hàm truyền kín của mạch ng tốc độ là:

Hàm truyền của sensor vị trí là:

Bộ điều khiển cho mạch ng vị trí R = K (chọn là khâu P) và được tổng hợp tương tự như các mạch ng bên trong

Bộ lọc Kalman sẽ được dùng để lọc nhiễu của phép đo tín hiệu tốc độ Ta giả thiết nhiễu tác động đến các biến trạng thái và tín hiệu đo vị trí thực

➢ Để mô phỏng ta gán các thông số thực cho các hàm truyền trên.

Ta đặt : K =1, T =1s, T = 1s, Bộ điều chỉnh cho mạch ng vị trí là R K  ( bộ điều chỉnh P) Ta tổng hợp mạch ng vị trí theo tiêu chuẩn môdul tối ưu đối xứng và hàm truyền kín của mạch ng vị trí có dạng như sau:

+ + + , có độ quá điều chỉnh là 8.1%

Từ cấu trúc của hệ h́nh 2.2.3.2 ta có hàm truyền mạch kín của hệ như sau:

= + + + , thay các giá trị vào hàm truyền này ta xác định được tham số cho bộ điều chỉnh là: R =K = 2.5, Ts = 0.1s

Vậy hàm truyền kín của mạch ng vị trí là:

Hàm truyền hở của mạch ng vị trí là:

Phương tnh trạng thái của hàm truyền mạch ng hở như sau:

Ax+B. y = Cx x • =  ( Dạng liên tục), và 1 d k k k k

Các ma trận A, B, C cho dạng mô h́nh liên tục xác định được là:

Dùng lệnh sysd = c2d(sysc,Ts,[,method]) của MATLAB để t́m các ma trận rời rạc; method chọn là ZOH: Zero Order Hold Với chu kỳ trích mẫu Ts = 0.02 ta tính được mà các ma trận Ad, B d , C d như sau:

Dùng khối S Function và viết chương tnh cho bộ lọc Kalman trong m.File có tên là Pos.m như được tnh bày ở phụ lục.

Ta có mô h́nh Simulink cho quá tnh mô phỏng lọc nhiễu tác động lên các biến trạng thái và phép đo tín hiệu ra của bộ lọc Kalman như H́nh 2.2.3.3

H́ nh 2.2.3.3 Mô h́ nh Simulink mô phỏng bộ lọc Kalman cho tín hiệu vị trí.

Sau khi thực hiện mô phỏng ta được kết quả như các h́nh ở dưới.

➢ Giá trị của phép đo (nét chấm), và giá ước lượng đầu ra của bộ lọc (nét liền):

H́ nh 2.2.3.4.a c a giá tr o có nhi u và giá tr u ra Đồ th ị ủ ị đ ễ ị đầ c a b l c Kalman ủ ộ ọ

H́ nh 2.2.3.4.b c a giá tr o có nhi u và giá tr u ra c a b l Đồ th ị ủ ị đ ễ ị đầ ủ ộ ọ c

➢ Tín hiệu của phản hồi vị trí khi không qua bộ lọc (nét chấm), và khi qua bộ lọc (nét liền)

H́ nh 2.2.3.5.a c a giá tr ph n h i v trí b Đồ th ị ủ ị ả ồ ị ị nhi ễ u tác ng khi độ không và có qua b l cKalman ộ ọ

H́ nh 2.2.3.5.b c a giá tr ph n h i v trí b Đồ th ị ủ ị ả ồ ị ị nhi ễ u tác ng khi không độ và có qua b l c Kalman ộ ọ

Kết luận

Từ những phân tích ở trên, ta nhận thấy thời gian trễ trong truyền thông và nhiễu là hai yếu tố ảnh hưởng tới tính thời gian thực, và chất lượng của hệ thống điều khiển Đối với thời gian trễ trong truyền thông ta có thể t́m cách giảm chúng xuống mức nhỏ nhất bằng cách dùng các cấu h́nh mạng hợp lư, các phương pháp truyền phù hợp,….như đă phân tích ở trên Đối với sự tác động của các tín hiệu nhiễu ngẫu nhiên lên hệ thống th́ ta có thể lọc chúng bằng cách sử dụng bộ lọc Kalman như đă thiết kế ở trên Trong ví dụ trên để đơn giản ta đă thiết kế bộ lọc Kalman với giả thiết đă biết trước các hàm truyền của hệ Trên thực tế các ma trận

A, B, H thay đổi theo từng bước tính (A k , Bk, Hk) như trong lưu đồ thuật toán của bộ lọc để phù hợp với sự thay đổi của đối tượng điều khiển Do đó yêu cầu đặt ra là ta phải nhận dạng được đối tượng điều khiển( đối tượng điều khiển càng được nhận dạng chính xác th́chất lượng của bộ lọc càng tốt) Hơn thế nữa, khi sử dụng bộ lọc Kalman th́ cũng làm tăng thêm thời gian trễ trong truyền thông (thời gian cần thiết để tính toán trong bộ lọc) Đây là vấn đề cần được lưu tâm giải quyết.

Nghiên cứu mạng truyền thông thời gian thực dựa trên CAN

Những vấn đề về CAN -bus

3.1.1 Giới thiệu về CAN bus

Network) xuất phát từ một sự phát triển chung của hai hăng Bosch và

Intel phục vụ cho việc nối mạng trong các phương tiện giao thông cơ giới để thay thế cách nối điểm- điểm, sau được chuẩn hoá quốc tế trong ISO 11898 Giao thức truyền thông tin nối tiếp CAN C ( ontroller rea A

Network protocol) là một trong những giao thức truyền tin công nghiệp có thể được xếp vào cấp thấp trong mô h́nh phân cấp, đó là cấp trường Giao thức này được thiết kế để truyền tin trong môi trường nhiều nhiễu Sự phát triển của CAN bắt đầu khi mà ngày càng nhiều các thiết bị điện tử được sử dụng trong xe gắn máy, xe hơi và các phương tiện giao thông (các loại xe cộ nói chung) hiện đại như: các hệ thống quản lý điều khiển sự hoạt động của động cơ, các bộ điều khiển hộp số, điều khiển đèn, điều khiển điều a không khí, điều khiển túi khí, điều khiển khóa trung tâm….Sự có mặt của các thiết bị điện tử này làm cho sản phẩm trở nên tiện nghi

H́ nh 3.1.1.1 Ph ng th c k t n ươ ứ ế ố i đ ể i m- i m đ ể hơn, an toàn hơn cho người sử dụng và tất nhiên nó cũng làm cho xe hoạt động tiết kiệm nhiên liệu tiêu thụ, giảm bớt lượng không khí thải độc hại Để nâng cao hơn nữa các đặc tính của hệ thống, một vấn đề thiết yếu được đặt ra là các hệ thống điều khiển riêng biệt khác nhau phải có sự trao đổi thông tin Ban đầu người ta liên kết các hệ thống điều khiển cho các phần riêng biệt đó một cách riêng rẽ (nối điểm – điểm) H́nh 3.1.1.1 thể hiện cơ chế kết nối hệ thống theo phương thức điểm điểm.-

Nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng mở rộng và nhiều thêm, hệ thống cáp mạng có độ dài lên tới một vài ngh́n mét và rất nhiều các rắc nối được sử dụng Việc lớn mạnh của nhu cầu trao đổi thông tin này đă nảy sinh các vấn đề về giá thành vật liệu chế tạo, thời gian thực hiện và độ tin cậy của hệ thống Và giải pháp cho vấn đề trên là kết nối các hệ thống điều khiển thông qua một hệ thống bus nối tiếp H́nh 3.1.1.2 thể hiện phương thức kết nối hệ thống nối tiếp thông qua bus.

Với việc sử dụng giao thức CAN, phương thức kết nối điểm điểm (point to point) đă được thay thế bằng đường truyền nối tiếp kết nối chung tất cả các hệ thống điều khiển lại với nhau Việc kết nối này được thực hiện bằng cách thêm một vài phần tử cụ thể của CAN cho mỗi khối điều khiển Các phần tử CAN này cung cấp các luật hay c ̣n gọi là giao thức để thực hiện cơ chế truyền/nhận thông tin thông qua bus

Giao thức CAN sử dụng tầng liên kết dữ liệu (DataLink layer) và tầng vật lư (Physical layer) trong mô h́nh ISO-OSI Tuy nhiên vẫn có những giao thức CAN mức cao tồn tại

CAN được sử dụng rộng răi trong tự động hóa và công nghiệp Các ứng dụng cơ bản của nó là trong lĩnh vực xe gắn máy, xe hơi…các ngành sản xuất xe cộ phục vụ công cộng và tự động hóa công nghiệp Các lĩnh vực ứng dụng khác của CAN

H́ nh 3.1.1.2 Ph ng th c k t n i bus ươ ứ ế ố thường hay được sử dụng như các hệ thống tự động trong tầu hỏa, thiết bị y tế, tự động hóa a nhà, các thiết bị gia dụng, tự động hóa văn png công sở, điều khiển chuyển động, …

Cho đến trước năm 2000, trên toàn thế giới có khoảng 20 triệu node CAN được sử dụng Chỉ trong năm 2000 ước tính số lượng node được sử dụng có khoảng

Tất cả các thông tin được đưa ra ở phần trên phần nào đă khẳng định CAN là một chuẩn truyền tin có những ưu điểm lớn và được sử dụng rất rộng răi trong các ngành công nghiệp ứng dụng ngày nay.

3.1.2 Lư thuyết cơ sở về giao thức CAN

3.1.2.1 Một số khái niệm cơ bản của CAN bus.

CAN có cấu trúc bus nhiều chủ (multi master bus), mở, các node có vai t ngang hàng nhau trên hệ thống bus, số lượng node không bị giới hạn bởi giao thức Trong giao thức CAN, không có địa chỉ node, thông tin địa chỉ được chứa bên trong vùng nhận diện (identifier field) của bức điện được truyền Số lượng node trên mạng có thể thay đổi động mà không làm nhiễu loạn đến sự truyền tin của các node khác CAN c ̣n được hỗ trợ hai chế độ truyền đặc biệt đó là

CAN có các cơ chế phát hiện/kiểm soát lỗi theo nhiều phương thức phức tạp (ví dụ như CRC ), khả năng tránh được những tác động của nhiễu điện từ không mong muốn là rất cao, các lỗi tạm thời sẽ được bỏ qua, các lỗi cơ bản sẽ tự động tác động làm cho các node có sai sót đó chuyển sang trạng thái off Để mă hóa tín hiệu truyền, CAN sử dụng mă NRZ (№n Return to Zero) Trong các trường hợp cần thiết để đồng bộ bức điện, một bit nhồi thêm được sử dụng (stuffing bit) (các trường hợp sử dụng bit nhồi

H́ nh 3.1.2.1.1 K t n i node CAN lên Bus ế ố chúng ta sẽ thấy được ở phần sau) Tốc độ truyền dữ liệu của CAN có thể lên tới

1000 Kbit/sec tương ứng với độ dài tối đa của đường bus là 40 mét và sử dụng cáp đôi xoắn làm đường truyền dữ liệu chung Độ dài dữ liệu ngắn, tối đa 8 byte dữ liệu trong một bức điện truyền đi Việc truy cập và kiểm soát đường truyền được thực hiện thông qua giao thức Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection with

№n-estructive Arbitration H́nh 3.1.2.1.1 thể hiện cơ chế kết nối node CAN lên đường truyền

Trên đường truyền CAN, có hai trạng thái thể hiện của đường bus một trạng thái gọi là “Recessive” và một trạng thái c ̣n lại gọi là

“Dominant” Logic bus sử dụng cơ chế có tên “WIRED_AND” tức là các bits “Dominant” (tương đương với mức logic 0) sẽ có khả năng viết đè lên các bit Recessive“ ” (tương đương mức logic 1) H́nh 3.1.2.1.2 thể hiện bảng trạng thái logic của đường bus khi có nhiều node cùng truyền dữ liệu lên đường truyền. Đường bus chỉ ở trạng thái “Recessive” (mức 1) nếu như tất cả các node có mặt trong hệ thống đều truyền mức 1 (Recessive), và trạng thái của đường bus sẽ ở trạng thái “Dominant” ngay khi có một node nào đó trong hệ thống truyền bit

“Dominant” H́nh 3.1.2.1.3 mô tả các trạng thái đường truyền CAN bus.

H́ nh 3.1.2.1.2 B ng logic Wired_End ả

H́ nh 3.1.2.1.3 Th n hai tr ng thái ể hi ệ ạ đườ ng truy n CAN ề

Giao thức CAN kiểm soát và truy cập đường truyền theo một khái niệm có tên gọi “Carrier Sense Multiple Access with Arbitration on Message Priority” Khái niệm về phân xử (Arbitration) được sử dụng để tránh việc đụng độ của các bức điện mà việc truyền được bắt đầu bởi nhiều hơn một node trong cùng một thời điểm, và chắc chắn rằng các bức điện quan trọng nhất (có mức ưu tiên lớn nhất) sẽ được truyền trước tiên mà không cần phải đợi Nếu như có hai hay nhiều node bắt đầu truyền trong cùng một thời điểm khi chúng phát hiện ra đường truyền rỗi, việc tránh sự đụng độ giữa các bức điện sẽ được thực hiện thông qua cơ chế phân xử and từng bit (bitwise arbitration): mỗi node sẽ lần lượt gửi đi các bit trong vùng ID của nh và theo dơi mức đường truyền

Hăy nh́n H́nh 3.1.2.1.4, tại đúng thời điểm node A và node C gửi một bit Dominant Identifier, node B gửi một bít Recessive Identifier nhưng đọc đường truyền về lại thấy một bít Dominant, lúc này node B bị mất sự phân xử (loss arbitration) và sẽ bị chuyển sang chế độ nhận Node B tiếp tục truyền thêm một vài bit nữa và cũng bị mất sự phân xử sau một vài bit truyền, cuối cùng chỉ c ̣n lại node A được phép truyền tiếp Điều này có nghĩa rằng các bít trong phần nhận dạng ID của node

Kết luận

Với những đặc điểm như cấu trúc bus nhiều chủ, mở, phương pháp tránh xung đột khi truyền bằng cách dùng các message với các mức ưu tiên khác nhau (mức ưu tiên của message sẽ được đặt trong phần ID của message), số lượng node không bị hạn chế bởi giao thức, khả năng chống nhiễu tốt…, ta thấy khi sử dụng CAN bus để truyền - thông cho hệ điều khiển chuyển động là rất phù hợp và có nhiều lợi ích Chương tiếp theo sẽ mô tả việc xây dựng mô h́nh truyền thông dùng CAN-bus cho hệ điều khiển chuyển động và đo một số thông số của hệ điều khiển.

XÂY DỰNG MÔ H̀NH DÙNG TRUYỀN THÔNG CAN bus CHO HỆ - ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG Đặt vấn đề: Đối với một hệ điều khiển chuyển động th́ yêu cầu về tính thời gian thực, tính đồng bộ chặt chẽ giữa các trục, độ chính xác của hệ điều khiển chuyển động phải được đảm bảo Do đó, mục đích của việc xây dựng mô h́nh chuyển động dùng truyền thông mạng CAN để chứng thực rằng mạng CAN đáp ứng được những yêu cầu trên của hệ điều khiển chuyển động Hơn nữa, để kiểm tra khả năng của mạng CAN cũng như xem xét các chỉ tiêu đánh giá cho mạng CAN khi được dùng để truyền thông cho hệ điều khiển chuyển động như:

• Thời gian trễ trong truyền thông

• Đánh giá độ chính xác sai lệch vị trí của hệ chuyển động dựa trên tiêu chuẩn tích phân ( E = 2 ( )

• Ảnh hưởng của nhiễu tới quá tnh truyền tin trong mạng CAN.

Cấu h́nh của mô h́ nh

Truyền thông dùng mạng CAN cho hệ điều khiển chuyển động trong đồ án này sẽ được xây dựng như H́nh 4.1.1 và H́nh 4.1.2

H́ nh 4.1.1 Cấu h ́ nh của hệ điều khiển chuyển động dùng truyền thông

H́nh 4.1.2.Cấu h ́ nh của hệ điều khiển chuyển động dùng truyền thông mạng

Board DS1103 (có giao diện CAN) cắm vào khe ISA của máy tính sẽ gửi tín hiệu điều khiển qua mạng CAN xuống các Drive IDM640 (có giao diện CAN) để điều khiển 3 động cơ đồng bộ như h́nh vẽ Mạch ng vị trí được đưa lên Board DS1103 nên tín hiệu được gửi qua mạng CAN xuống các Drive IDM640 là các giá trị vận tốc tham chiếu

Thông số tốc độ cập nhật của mạch ng tốc độ/ mômen tương ứng sẽ là 1KHz/ 10KHz Tốc độ cập nhật của mạch ng vị trí sẽ được thay đổi bằng việc thay đổi chu kỳ lấy mẫu (bước tính trên mô h́nh Simulink) Ví dụ: Nếu ta chọn chu kỳ lấy mẫu Ts = 10ms th́ cứ sau mỗi 10ms tín hiệu tham chiếu vận tốc lại được gửi từ DS1103 qua mạng CAN xuống các Drive.

Giới thiệu về các thiết bị dùng để xây dựng mô h́nh

Để thực nghiệm ta cần có các thiết bị sau:

• Phần mềm IPM Motion Studio để đặt cấu h́nh và điều khiển các Drive

• Phần mềm dSpace (Controldesk + RTICAN BlockSet) dùng để đặt cấu h́nh cho Board DS1103 và truyền thông giữa DS1103 với các Servo Drive.

4.2.1 Giới thiệu về bộ Drive IDM640:

IDM 640 là bộ Drive số thông minh dựa trên công nghệ DSP (Digital Signal Processor) mới nhất Được nhúng cùng với ngôn ngữ bậc cao TML (Technosoft Motion Language), IDM640 cung cấp một giải pháp linh hoạt, nhỏ gọn và dễ dàng cho ứng dụng đơn trục (single axis) hoặc nhiều trục (multi axis) khi điều khiển c- - ác động cơ như:

• Các động cơ 1 chiều không chổi than (brushless DC motors)

• Các động cơ 1 chiều có chổi than (DC brush motors)

• Các động cơ đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu (PMSM)

IDM640 có thể hoạt động 1 nh (stand-alone), với tnh tự hoạt động được lưu giữ trong EPROM hoặc dưới sự giám sát của bộ điều khiển Master (Master Controller) – cái gửi lệnh điều khiển qua cổng RS232, RS584 hoặc các kênh giao tiếp CAN Các công tắc hành tnh (Limit Switch), các đầu vào Capture inputs, các đầu vào ra đa mục đích (general purpose I/Os) có thể được sử dụng để thực hiện 1 tnh tự hoạt động được đă được lưu giữ từ trước

Ngôn ngữ bậc cao TML được sử dụng để lập tnh cho nhiều chế độ chuyển động khác nhau như position/speed profiles, contouring, electronic gearing, electronic cam, external references, và hai chế độ kiểm tra (test mode) cho giai đoạn đặt cấu h́nh phần cứng

4.2.1.1 Tổng quan về các chức năng.

Các thành phần chính của bộ Drive IDM640 được mô tả như trong H́nh 4.2.1.1.1.1

H́nh 4.2.1.1.1.1 Sơ đồ khối của IDM640.

4.2.1.1.2 Các cấu h́nh cho các ứng dụng điều khiển chuyển động.

Các cấu h́nh cho các ứng dụng điều khiển chuyển động khác nhau có thể được lựa chọn với IDM640 Dưới đây là các cấu h́nh có thể cho điều khiển động cơ đồng bộ (PMSM).

H́ nh 4.2.1.1.2 Các cấu h ́ nh chuyển động với động cơ đồng bộ( PMSM)

(*) - chế độ đặc biệt, mạch điều khiển ng ngoài được đóng với sự thiếu của mạch điều khiển ng trong

(v) – Sự có mặt của Sensor được lựa chọn (có /không)

Các ng điều khiển: Pos mạch ng điều khiển vị trí (được sử dụng bên - trong hoặc bên ngoài); Spd mạch  g điều khiển tốc độ; Crt Mạch ng điều - n - khiển ng điện/ mômen

Như ta thấy, Drive IDM640 hỗ trợ 3 mạch ng điều khiển

- Mạch ng ngoài cùng được sử dụng cho điều khiển vị trí động cơ Nó cũng có thể được sử dụng để điều khiển một tín hiệu bên ngoài nếu mode điều khiển được người sử dụng định rơ Trong trường hợp này, IDM640 có thể thực hiện các ứng dụng điều khiển nhiệt độ, áp suất, hoặc lưu lượng Bộ điều khiển ng ngoài cùng là PID Đầu ra của bộ điều khiển ng ngoài có thể là tốc độ, mômen, hoặc điện áp để điều khiển động cơ

• Mạch ng ở giữa thực hiện điều khi tốc độ Bộ điều khiển cho ng này là

PI Đầu ra của bộ điều khiển tốc độ có thể là mômen, hoặc điện áp để điều khiển động cơ

• Mạch ng trong cùng thực hiện điều khiển ng điện/ mômen Đối với động cơ xoay chiều điều khiển mômen được điều khiển theo điều khiển từ thông (FOC field oriented control) – ng điều khiển trong cùng sử dụng hai bộ điều khiển PI – một cho điều khiển mômen (bộ điều khiển trục Q), một cho điều khiển

 g (bộ điều khiển trục D) Bộ điều khiển ng trong cùng tạo ra lệnh điều khiển n vectơ điện áp, cái được dịch thành lệnh điều khiển PWM

H́nh dưới đây là các loại sensor dùng trong các ứng dụng điều khiển được chấp nhận bởi IDM640

H́nh 4.2.1.1.3 Các loại sensor được dùng cho IDM640

4.2.1.1.4 Tần số PWM và tốc độ lấy mẫu:

IDM640 lấy mẫu hai theo hai ng điều khiển: ng nhanh (ng điện/mômen) và ng chậm (vị trí/ tốc độ) Tốc độ lấy mẫu của các ng này được đồng bộ và liên kết theo một hệ số cố định cùng với tần số PWM Tần số lấy mẫu lớn nhất cho ng điều khiển nhanh cú thể bằng ẵ tần số PWM Tần số PWM và hệ số chia cho ng điều khiển nhanh và chậm có thể được lập tnh bởi người sử dụng Giá trị lớn nhất của tần số PWM và tần số lấy mẫu phụ thuộc vào cấu h́nh ứng dụng

H́nh 4.2.1.1.4 Giá trị tiêu biểu cho tần số PWM và tần số lấy mẫu.

4.2.1.1.5 Các chế độ chuyển động.

DM640 có 35 mode chuyển động Mỗi mode chỉ rơ 1 mode tham chiếu và 1 cấu trúc điều khiển H́nh dưới tổng kết các mode tham chiếu được chấp nhận cho mỗi kiểu điều khiển

H́nh 4.2.1.1.5 Các Mode chuyển động.

SL - Sự cập nhật của tham chiếu được thực hiện trên ng chậm (vị trí/ tốc độ)

FL - Sự cập nhật của tham chiếu được thực hiện trên ng nhanh (ng điện/ t mômen) Nếu không chú thích  h́ sự thực hiện của tham chiếu được thực hiện trên ng chậm (vị trí/ tốc độ)

IDM640 có thể hoạt động theo 2 mode sau: Autorun (stand-alone) và External (Slave) Ở chế độ Autorun (stand alone), IDM640 thực hiện tnh tự chuyển động đă - được lưu trong EPROM Ở chế độ External (slave), IDM640 đợi lệnh điều khiển từ thiết bị bên ngoài (PC hoặc Master controller) qua các kênh giao tiếp

Dưới đây là cấu h́nh phần cứng của IDM640-8EI

H́nh 4.2.1.2.1 Cấu h ́ nh phần cứng của IDM640 -8EI

4.2.2 Giới thiệu về IPM Motion Studio và ngôn ngữ bậc cao TML.

4.2.2.1 Tổng quan về IPM Motion Studio.

IMP Motion Studio phần mềm chạy trên môi trường Windows dùng cho các ứng dụng điều khiển chuyển động xây dựng trên các Drive của Technosoft Với các công cụ của IPM Motion Studio ta có thể đặt cấu h́nh như lựa chọn các thành phần của hệ thống (drive, motor, sensor), kiểm tra các chức năng cơ bản (kết nối motor đến drive, sensor), đặt các thông số (điện trở, điện cảm, quán tính) và tạo ra các tnh tự chuyển động (mă nguồn TML sẽ được tự động tạo ra) Hơn thế nữa các công cụ này c ̣n cho phép ta sửa đổi, biên dịch trực tiếp, liên kết, và tạo ra mă hoạt động để download xuống bộ Drive Cuối cùng, các công cụ đồ hoạ như data logger, control panel, và view/watch cho phép ta các thông số, thanh ghi và bộ nhớ để ta có thể phân tích được chuyển động.

H́ nh 4.2.2.1.1 Cửa sổ giao diện của IPM Motion Studio

4.2.2.1.1 Các bước tạo một ứng dụng điều khiển trong IMP Motion Studio. Để t́m hiểu kỹ hơn về phần mềm IMP Motion Studio ta xét các bước tạo một ứng dụng điều khiển chuyển động cho IMP240

Trước hết ta cần nối sensor, động cơ đến drive; nối drive đến máy tính qua cổng nối tiếp RS232; và cấp nguồn cho động cơ và drive như H́nh 4.2.2.1.1.1.1 ở dưới

H́nh 4.2.2.1.1.1.1 Sơ đồ đấu nối

Mạch điện đấu nối cho các đầu vào ra trên Drive như các h́nh dưới:

H́ nh 4.2 2.1.1.1.2 Sơ đồ cấp nguồn cho động cơ.

H ́ nh 4.2.2.1.1.1.3 Sơ đồ đấu nối cho Hall Sensor.

H́nh 4.2.2.1.1.1.4.Sơ đồ đấu nối cho Encoder.

H́ nh 4.2.2.1.1.1.5 Sơ đồ đấu nối từ Drive đến cổng RS232 của máy tính.

H́nh 4.2.2.1.1.1.6 Sơ đồ cấp nguồn cho Drive

Trên cửa sổ giao diện của IMP Motion Studio ta tạo một project mới như h́nh dưới.

H́nh 4.2.2.1.1.2.1 Chọn loại Drive và loại động cơ.

H́nh 4.2.2.1.1.2.2 Project vừa được tạo ra. Để cấu h́nh cho động cơ, sensor ta ấn vào biểu tượng Motor trên cửa sổ giao diện H́nh 4.2.2.1.1.2.2 Để đặt cấu h́nh cho Drive ta ấn vào biểu tượng Drive trên cửa sổ giao diện H́nh 4.2.2.1.1.2.2 Để đặt dịnh nghĩa mode chuyển động ta ấn vào biểu tượng Motion trên cửa sổ giao diện H́nh 4.2.2.1.1.2.2

Sau đó ta ấn biểu tượng nút Run trên cửa sổ giao diện IPM Motion Studio để download chương tnh xuống Drive

4.2.2.2 Giới thiệu về ngôn ngữ bậc cao TML (Technosoft Motion Language) 4.2.2.2.1 Tổng quan.

TML là ngôn ngữ bậc cao cho phép ta:

• Đặt cấu h́nh Drive - được xây dựng trên MotionChip II theo ứng dụng

• Lập tnh và thực hiện các tnh tự chuyển động.

• Phần Setup cho phép ta đặt các giá trị cho các thanh ghi và các thông số Ở phần này ta có thể:

• Mô tả cấu h́nh ứng dụng (như kiểu động cơ, kiểu sensor)

• Lựa chọn mode hoạt động (như motor mode, PWM mode, sampling rates,….)

• Đặt thông số cho bộ điều khiển (như ng điện, tốc độ, vị trí,…)

• Phần tiếp theo là lập tnh chuyển động Phần này TML cho phép ta

• Lựa chọn các mode chuyển động khác nhau (như profile, contouring,…)

• Thay đổi mode chuyển động và/hoặc các thông số chuyển động một cách dễ dàng

Các bước tiến hành thực nghiệm và kết quả 10 - 0 1 Mục đích của thực nghiệm

4.3.1 Mục đích của thực nghiệm.

- Đo một số thông số phục vụ cho mục đích đánh giá mạng CAN bus khi được dùng để truyền thông trong hệ điều khiển chuyển động như

➢ Đo thời gian Td thời gian trễ trong truyền thông (thời gian cần thiết để - hoàn thành việc gửi tín hiệu điều khiển từ PC xuống Drive) Thực hiện đo Td khi thay đổi chu kỳ lấy mẫu Ts

 - Chỉ tiêu để đánh giá sai lệch giữa vị trí đặt so với vị trí đo được trong khoảng thời gian tính tích phân là 5s Thực hiện đo 5 2 ( )

 khi thay đổi chu kỳ trích mẫu Ts

➢ Đánh giá tính toàn vẹn của tín hiệu điều khiển truyền qua mạng CAN ( tin nhắn) khi thay đổi chu kỳ trích mẫu Ts

4.3.2 Đặt cấu h́nh cho các thiết bị dùng trong thực nghiệm

Ta tạo một project với tên là Motion gồm 3 ứng dụng tương ứng với 3 Drive điều khiển 3 động cơ như h́nh dưới

H́nh 4.3.2.1 Cấu h́ nh của thí nghiệm.

Các thông số cho động cơ, sensors,… ta chọn như trong h́nh sau:

H́nh 4.3.2.2 Thông số của động cơ và các Sensor Ở trên bộ Drive ta chỉ dùng 2 mạch ng điều khiển là mạch ng ng điện và mạch ng tốc độ C̣n mạch ng vị trí ta đưa lên board DS1103 qua mạng CAN Tín hiệu đặt cho tốc độ sẽ được DS1103 gửi qua mạng CAN xuống các Drive Tín hiệu đặt cho vị trí sẽ được đặt là h́nh sin trên mô h́nh Simulink

H́nh 4.3.2.3 Các mạch ng điều chỉnh trên bộ Drive và thông số các bộ điều khiển của các mạch ng tương ứng.

V́ vận tốc đặt được tham chiếu từ ngoài( gửi từ board DS1103 qua CAN- bus), nên ta đặt phần

Sequence\Motion\External ta được như H́nh 4.3.2.4

Nhấn nút OK ta được đoạn lệnh TML được tạo ra tự động như sau cho chọn mode cho hệ thống.

H́ nh 4.4.2 4 Ch n mode tham chi u cho chuy ọ ế ể độ n ng

H́nh 4.3.2.5 Đoạn lệnh TML cho mode đă chọn.

Các drive được đặt ID tương ứng là 1,2,3.nhờ Switch SW1-DIP trên drive như H́nh 4.3.2.6

Position 3 – 7: tuỳ theo từng trục được đặt như sau:

H́nh 4.3.2.7 Đoạn lệnh TML cho mode đă chọn.

4.3.3 Xây dựng sơ đồ trong Simulink cho truyền thông giữa DS1103 và các Servo Drive (gửi tín hiệu đặt vận tốc xuống drive và hỏi vị trí của động cơ từ các drive)

Trên mô h́nh Simulink ta sẽ thực hiện việc truyền và nhận các tin nhắn bằng các khối TX và RX của thư viện RTICAN Blockset Tín hiệu đặt cho vị trí (là h́nh sin được) so sánh với tín hiệu thực của vị trí và đưa ra tín hiệu điều khiển cho bộ điều khiển vị trí PI

Các tin nhắn được soạn phải phù hợp với các lệnh TML Có 2 kiểu tin nhắn là kiểu A (Type A) – không yêu cầu trả lời và kiểu B (Type B) – Có yêu cầu trả lời

Với tin nhắn loại A (Type A) ta dùng cho tin nhắn gửi tín hiệu đặt cho tốc độ xuống Drive

Với tin nhắn loại B (Type B) ta dùng cho tin nhắn hỏi vị trí thực của động cơ

4.3.3.1 Soạn tin nhắn gửi tốc độ đặt xuống drive có ID =1.

Biến tham chiếu để gửi tốc độ đặt là EREF, có địa chỉ là 0x02A8và có kiểu long/fixed (32 bít- 2 word)

Ta có lệnh TML như sau:

V32 = val32 V32 = val32 Operation code Data (32 bits)

EREF 0x02A8 Long/fixed Biến tham chiếu tốc độ

Do đó Message có nội dung như sau:

Operation code = 24A8h Data = dữ liệu tham chiếu (4byte)

Giả sử ta gửi đến trục có ID =1

ID của message có nội dung như sau:

CAN message Identifier Word 1: = 0480h x x x Mă lệnh (7 MSB của

Axis/Group ID (3LSB) 0 0 0 Host bit Mă lệnh (9LSB của 24A8)

Do đó ta có message cho tin nhắn gửi vận tốc đặt xuống trục 1 như sau:

Byte № Giá trị Chú thích

1 04 Byte cao của CAN Message Identifier Word1

2 80 Byte thấp của CAN Message Identifier Word1

3 20 Byte cao của CAN Message Identifier Word2

4 A8 Byte thấp của CAN Message Identifier Word2

5 Byte cao của từ 1 của dữ liệu

6 Byte thấp của từ 1 của dữ liệu

7 Byte cao của từ 2 của dữ liệu

8 Byte thấp của từ 2 của dữ liệu

Sử dụng khối TX trên mô h́nh Simulink để truyền tin nhắn này Ta đặt thông số cho khối TX này như sau (Soạn tin nhắn bằng tay):

• Trong trang Message Composition Page ở mục signal editor ta soạn tín hiệu như sau: o Start bit: 33( bít thứ 33) o Signal length: 32 bít o Kiểu tín hiệu: long

4.3.3.2 Soạn tin nhắn hỏi giá trị thực vị trí của động cơ.

Tin nhắn này là tin nhắn loại B, gồm có 1 tin nhắn yêu cầu: “ Give me Data” và 1 tin nhắn trả lời “ Take Data”

Biến chứa giá trị thực của vị trí được mô tả như sau:

Giả thiết rằng trục gửi yêu cầu có ID là 16, và trục trả lờI (cung cấp vị trị thực được chứa trong biến APOS) có ID là 1

• Tin nhắn “ Give me Data” có nội dung như sau:

CAN Message Identifier Word1 (Op Code = B005 và ID = 1)

CAN Message Identifier Word2 (Op Code = B005 và ID = 1)

Data(2): Địa chỉ của dữ liệu yêu cầu 0228h

CAN ID của message có nội dung như sau:

CAN message Identifier Word 1: = 1600h x x x Mă lệnh (7 MSB của

Group bit Axis/ Group ID (5 MSB:

Do đó ta có message hỏi vị trí thực của trục 1 như sau:

Byte № Giá trị Chú thích

1 16 Byte cao của CAN Message Identifier Word1

2 00 Byte thấp của CAN Message Identifier Word1

3 20 Byte cao của CAN Message Identifier Word2

4 05 Byte thấp của CAN Message Identifier Word2

5 00 Byte cao của từ 1 của dữ liệu

6 10 Byte thấp của từ 1 của dữ liệu

7 02 Byte cao của từ 2 của dữ liệu

8 28 Byte thấp của từ 2 của dữ liệu

• Tin nhắn “ Take Data” có nội dung như sau:

CAN Message Identifier Word1 (Op Code = B405 và ID = 1)

CAN Message Identifier Word2 (Op Code = B405 và ID =1)

Data(2): Địa chỉ của dữ liệu yêu cầu 0228h

Data(3): Giá trị tại địa chỉ yêu cầu 4 byte

CAN ID của message có nội dung như sau:

CAN message Identifier Word 1: = 1682h x x x Mă lệnh (7 MSB của

Axis/GroupID (5 MSB: ID7- ID3)

Do đó ta có message trả lời vị trí thực của trục 1 như sau:

1 16 Byte cao của CAN Message Identifier Word1

2 82 Byte thấp của CAN Message Identifier Word1

3 00 Byte cao của CAN Message Identifier Word2

4 05 Byte thấp của CAN Message Identifier Word2

5 00 Byte cao của từ 1 của dữ liệu

6 01 Byte thấp của từ 1 của dữ liệu

7 02 Byte cao của từ 2 của dữ liệu

8 28 Byte thấp của từ 2 của dữ liệu

9 Byte cao từ 1 của dữ liệu

10 Byte thấp từ 1 của dữ liệu

11 Byte cao từ 2 của dữ liệu

12 Byte thấp từ 2 của dữ liệu

Trong mô h́nh Simulink ta sử dụng một khối TX cho tin nhắn “ Give me Data” và 1 khối RX để nhận tin nhắn “ Take Data”.

Sử dụng khối TX trên mô h́nh Simulink để truyền tin nhắn “Give me Data”

Ta đặt thông số cho khối TX này như sau (Soạn tin nhắn bằng tay):

• Trong trang Message Composition Page ở mục signal editor ta soạn tín hiệu như sau: Soạn hai tín hiệu vào

Tín hiệu vào thứ nhất: o Start bit: 33 (bít thứ 33) o Signal length: 16 bít o Kiểu tín hiệu: Int16

Tín hiệu vào thứ hai: o Start bit: 49 (bít thứ 49) o Signal length: 16 bít o Kiểu tín hiệu: Int16

Sử dụng khối RX trên mô h́nh Simulink nhận tin nhắn “ Take Data” Ta đặt thông số cho khối RX này như sau (Soạn tin nhắn bằng tay):

• Trong trang Message Composition Page ở mục signal editor ta soạn tín hiệu như sau: o Start bit: 65 (bít thứ 65) o Signal length: 32 bít o Kiểu tín hiệu: long

Tương tự ta gửi tín hiệu đặt vận tốc xuống cho trục 2,3 và hỏi giá trị vị trí thực của trục 2 và trục 3 Ta có mô h́nh Simulink cho các khối tín hiệu liên quan đến trục 1 như sau:

H́ nh 4.3.2.1 Mô h́ nh Simulink cho mô phỏng truyền thông giữa DS1103 và trục 1.

Trên mô h́nh ta thấy khối TX2 có 2 tín hiệu vào: tín hiệu 1 có giá trị bằng 16 (ID trục gửi tin nhắn yêu cầu “Give me Data”), tín hiệu 2 có giá trị bằng 552 = 228h (Địa chỉ của biến cần lấy giá trị APOS)

4.3.4 Kết quả thực nghiệm và đánh giá.

4.3.4.1 Đồ thị mô tả trễ trong truyền thông.

Thời gian trễ trong truyền tin nhắn thay đổi theo thời gian trích mẫu được mô tả như đồ thị dưới:

H́nh 4.3.4.1 Thời gian trễ của truyền tin nhắn khi Ts = 10ms

H́ nh 4.3.4.2 Thời gian trễ của truyền tin nhắn khi Ts = 3ms

Khi ta thay đổi chu kỳ trích mẫu s th́ đồ thị của thời gian trễ trong truyền thông cũng khác nhau Hơn nữa, ứng với cùng một chu kỳ trích mẫu ta thẫy trễ trong truyền thông cũng thay đổi theo thời gian (điều này có thể giải thích do tính ngẫu nhiên của các nguyên nhân gây ra trễ trong truyền thống như đă phân tích ở chương 2).

4.3.4.2 Giá trị đánh giá sai lệch của vị trí theo tiêu chuẩn tích phân.

Thay đổi chu kỳ trích mẫu và đo tích phân của b́nh phương sai lệch vị trí (thời gian lấy tích phân là 5 s) Ứng với mỗi chu kỳ trích mẫu ta thực hiện đo 3 lần và tính giá trị trung b́nh Kết quả thực nghiệm như H́nh 4.3.4.2.1

H́ nh 4.3.4.2.1 Kết quả thí nghiệm đánh giá sai lệch vị trí.

Khi ta thay đổi chu kỳ trích mẫu – Ts th́ kết quả của độ sai lệch vị trí (được đánh giá theo 5 2 ( )

 ) cũng khác nhau Từ bảng kết quả ta vẽ ước lượng được đồ thị thể hiện liên hệ giữa tích phân của b́nh phương sai lệch vị trí với thời gian lấy mẫu Ts (kết quả phù hợp với lư thuyết) Nh́n trên đồ thị ta thấy khi chu kỳ trích mẫu

Ts = 6ms th́ giá trị của sai lệch vị trí đánh giá theo tiêu chuẩn tích phân có giá trị nhỏ nhất Hơn nữa, với cùng một chu kỳ trích mẫu nhưng với mỗi lần thử nghiệm ta đều thu được một kết quả khác nhau (như với Ts = 10s) - điều này được lư giải do tính ngẫu nhiên của các nguyên nhân gây ra trễ làm ảnh hưởng tới độ chính xác của hệ thống.

H́nh 4.3.4.2.2 Đồ thị vẽ ước lượng thể hiện mối liên hệ giữa tích phân b ́nh phương sai lệch vị trí với chu kỳ trích mẫu T s

4.3.4.2 Tính toàn vẹn của tin nhắn.

Khi giảm chu kỳ trích mẫu đến 2ms th́ xuất hiện hiện tượng tín hiệu điều khiển gửi từ DS1103 xuống các Drive bị mất (mất tin nhắn)

Khi ta giảm chu kỳ trích mẫu xuống quá nhỏ, điều đó đồng nghĩa với khoảng thời gian giữa hai lần gửi tin nhắn từ DS1103 xuống các Drive bị giảm xuống Theo bảng các thông số của các loại bus khác nhau ở chương một ta thấy khi hệ thống dùng CAN-bus có bốn trục th́ khoảng thời gian ng quét cho cả bốn trục (thời gian trễ) vào khoảng 1ms Nên khi ta giảm chu kỳ trích mẫu quá nhỏ sẽ dẫn đến việc ng quét trước xử lư chưa xong th́tín hiệu của ng quét sau đă được gửi xuống Điều đó đẫn đến việc bị mất tín hiệu điều khiển (mất tin nhắn).