【技术实现步骤摘要】
本申请涉及数据处理领域，具体涉及一种基于一体化总线架构的高频实时控制方法及装置。
技术介绍
1、传统的电机控制系统通常采用单一总线架构，存在实时性和可靠性不足的问题。现有的控制方法往往采用固定的任务调度策略，难以根据负载变化进行动态优化。特别是在多电机协同控制场景下，系统难以平衡不同任务的资源占用和响应时间。
2、同时，现有系统在负载预测和参数自适应方面存在明显不足。传统方法缺乏对历史数据的有效利用，无法准确预测负载变化趋势，也未能建立任务优先级与负载状态的动态关联机制。系统在电机抽象建模和初始化配置方面也较为机械，难以适应不同类型电机的控制需求。
3、此外，现有技术在解算模块和控制模块的协同方面也存在问题。缺乏高效的数据交互机制，且未能充分利用并发处理能力，影响了系统的整体性能。这些问题的解决对于提升电机控制系统的实时性和可靠性具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术中的问题，本申请提供一种基于一体化总线架构的高频实时控制方法及装置，能够通过自适应任务调度和负载预测补偿，显著提升多电机协同控制的实时性和可靠性。
2、为了解决上述问题中的至少一个，本申请提供以下技术方案：
3、第一方面，本申请提供一种基于一体化总线架构的高频实时控制方法，包括：
4、将控制系统分为解算模块与控制模块，其中，所述解算模块与所述控制模块采用并发队列方式进行数据交互，所述控制模块包括多路电机控制单元，每路所述电机控制单元通过一体化总线与对应
5、通过所述一体化总线采集所述电机的实时负载数据，其中，所述实时负载数据包括电机转矩、电机转速及电机电流，将所述实时负载数据输入负载预测模型，所述负载预测模型基于所述任务历史数据库训练得到，所述负载预测模型输出负载预测结果，所述负载预测结果包括预测负载区间及负载变化趋势，基于所述负载预测结果对所述任务权重系数进行动态调整，生成预调整权重系数，所述预调整权重系数随所述负载预测结果的变化呈非线性变化，基于所述预调整权重系数对所述解算任务进行优先级排序，根据所述优先级排序建立自适应任务调度策略，所述自适应任务调度策略基于所述任务历史数据库中的响应时间及资源占用进行优化配置，所述解算模块根据所述自适应任务调度策略生成解算结果，并将所述解算结果通过所述并发队列传输至所述控制模块；
6、所述控制模块接收所述解算结果，读取电机配置文件，其中，所述电机配置文件包括电机型号参数、电机初始化参数及电机控制参数，根据所述电机型号参数对所述电机进行抽象建模，生成电机抽象层，基于所述电机抽象层调用所述电机初始化参数对所述电机进行自适应初始化，将所述负载预测结果与所述电机控制参数进行匹配，生成负载自适应控制参数，根据所述负载自适应控制参数对所述解算结果进行补偿调整，并通过所述一体化总线向所述电机发送控制指令，所述控制模块通过所述一体化总线接收所述电机的编码反馈信息，并将所述编码反馈信息及对应的负载数据存入所述任务历史数据库，用于所述负载预测模型的在线优化更新。
7、进一步地，所述将控制系统分为解算模块与控制模块，其中，所述解算模块与所述控制模块采用并发队列方式进行数据交互，所述控制模块包括多路电机控制单元，每路所述电机控制单元通过一体化总线与对应电机连接，所述一体化总线包括工业以太网总线及现场总线，包括：
8、基于高速缓存建立并发数据队列结构，在所述并发数据队列结构中配置读写控制器和数据同步器，所述读写控制器包含互斥锁机制和条件变量，所述数据同步器负责队列数据的读写同步和状态监控，通过所述并发数据队列结构实现解算模块向控制模块的数据传输，在所述数据队列中设置数据优先级标识位和数据校验位，所述数据优先级标识位用于标记数据处理的优先顺序，所述数据校验位用于保证数据传输的正确性；
9、在控制模块中构建多路电机控制单元阵列，为每路电机控制单元分配独立的通信资源池，所述通信资源池包括以太网通信接口和现场总线接口，在所述以太网通信接口中配置tcp/ip协议栈和实时以太网协议栈，在所述现场总线接口中配置can总线协议，根据电机通信特性选择对应的通信协议建立控制链路，所述控制链路包括上行数据通道和下行数据通道，通过所述控制链路实现电机控制指令的发送和状态反馈的接收。
10、进一步地，所述解算模块包括多个解算任务，每个所述解算任务设置对应的任务权重系数，建立任务历史数据库，所述任务历史数据库记录所述电机在不同负载状态下执行各解算任务的响应时间及资源占用，包括：
11、在解算模块中建立任务管理器，所述任务管理器采用分层结构设计，包括任务调度层、任务执行层和资源管理层，在所述任务调度层中建立任务优先级队列，为每个解算任务分配唯一的任务标识符和初始权重系数，所述任务标识符包含任务类型码和时间戳信息，所述初始权重系数基于任务的实时性需求和计算复杂度确定，通过所述任务管理器实现解算任务的创建、销毁和状态管理；
12、构建分布式数据存储架构的任务历史数据库，所述任务历史数据库包括实时数据表和历史数据表，在所述实时数据表中记录当前负载状态下各解算任务的执行信息，所述执行信息包括任务启动时间、完成时间、cpu占用率和内存使用量，在所述历史数据表中建立负载状态索引，将不同负载状态下的任务执行信息按时间序列存储，通过数据压缩算法对历史数据进行定期归档和清理。
13、进一步地， 所述将所述实时负载数据输入负载预测模型，所述负载预测模型基于所述任务历史数据库训练得到，所述负载预测模型输出负载预测结果，所述负载预测结果包括预测负载区间及负载变化趋势，基于所述负载预测结果对所述任务权重系数进行动态调整，生成预调整权重系数，所述预调整权重系数随所述负载预测结果的变化呈非线性变化，基于所述预调整权重系数对所述解算任务进行优先级排序，包括：
14、基于长短时记忆神经网络构建负载预测模型，所述负载预测模型包括输入层、隐藏层和输出层，在所述输入层设置数据归一化单元，对实时负载数据进行标准化处理，在所述隐藏层设置遗忘门和记忆门，通过所述遗忘门过滤无效特征，通过所述记忆门保留重要特征，在所述输出层设置激活函数，将神经网络的输出映射为负载预测区间和变化趋势，使用任务历史数据库中的样本数据对所述负载预测模型进行训练和参数优化；
15、构建基于模糊神经网络的权重调整器，所述权重调整器接收负载预测模型的输出结果，通过模糊规则库将负载预测结果转换为权重调整量，所述模糊规则库包括负载区间规则集和趋势规则集，根据所述权重调整量计算预调整权重系数，将所述预调整权重系数输入任务优先级排序模块，所述任务优先级排序模块采用改进的快速排序算法对解算任务进行优先级重排，生成任务执行序列。...
【技术保护点】
1.一种基于一体化总线架构的高频实时控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于一体化总线架构的高频实时控制方法，其特征在于，所述将控制系统分为解算模块与控制模块，其中，所述解算模块与所述控制模块采用并发队列方式进行数据交互，所述控制模块包括多路电机控制单元，每路所述电机控制单元通过一体化总线与对应电机连接，所述一体化总线包括工业以太网总线及现场总线，包括：
3.根据权利要求1所述的基于一体化总线架构的高频实时控制方法，其特征在于，所述解算模块包括多个解算任务，每个所述解算任务设置对应的任务权重系数，建立任务历史数据库，所述任务历史数据库记录所述电机在不同负载状态下执行各解算任务的响应时间及资源占用，包括：
4.根据权利要求1所述的基于一体化总线架构的高频实时控制方法，其特征在于，所述将所述实时负载数据输入负载预测模型，所述负载预测模型基于所述任务历史数据库训练得到，所述负载预测模型输出负载预测结果，所述负载预测结果包括预测负载区间及负载变化趋势，基于所述负载预测结果对所述任务权重系数进行动态调整，生成预调整权重系数，所述
5.根据权利要求1所述的基于一体化总线架构的高频实时控制方法，其特征在于，所述根据所述优先级排序建立自适应任务调度策略，所述自适应任务调度策略基于所述任务历史数据库中的响应时间及资源占用进行优化配置，所述解算模块根据所述自适应任务调度策略生成解算结果，并将所述解算结果通过所述并发队列传输至所述控制模块，包括：
6.根据权利要求1所述的基于一体化总线架构的高频实时控制方法，其特征在于，所述根据所述电机型号参数对所述电机进行抽象建模，生成电机抽象层，基于所述电机抽象层调用所述电机初始化参数对所述电机进行自适应初始化，将所述负载预测结果与所述电机控制参数进行匹配，生成负载自适应控制参数，根据所述负载自适应控制参数对所述解算结果进行补偿调整，并通过所述一体化总线向所述电机发送控制指令，包括：
7.根据权利要求1所述的基于一体化总线架构的高频实时控制方法，其特征在于，所述控制模块通过所述一体化总线接收所述电机的编码反馈信息，并将所述编码反馈信息及对应的负载数据存入所述任务历史数据库，用于所述负载预测模型的在线优化更新，包括：
8.一种基于一体化总线架构的高频实时控制装置，其特征在于，所述装置包括：
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至7任一项所述的基于一体化总线架构的高频实时控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的基于一体化总线架构的高频实时控制方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于一体化总线架构的高频实时控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于一体化总线架构的高频实时控制方法，其特征在于，所述将控制系统分为解算模块与控制模块，其中，所述解算模块与所述控制模块采用并发队列方式进行数据交互，所述控制模块包括多路电机控制单元，每路所述电机控制单元通过一体化总线与对应电机连接，所述一体化总线包括工业以太网总线及现场总线，包括：
3.根据权利要求1所述的基于一体化总线架构的高频实时控制方法，其特征在于，所述解算模块包括多个解算任务，每个所述解算任务设置对应的任务权重系数，建立任务历史数据库，所述任务历史数据库记录所述电机在不同负载状态下执行各解算任务的响应时间及资源占用，包括：
4.根据权利要求1所述的基于一体化总线架构的高频实时控制方法，其特征在于，所述将所述实时负载数据输入负载预测模型，所述负载预测模型基于所述任务历史数据库训练得到，所述负载预测模型输出负载预测结果，所述负载预测结果包括预测负载区间及负载变化趋势，基于所述负载预测结果对所述任务权重系数进行动态调整，生成预调整权重系数，所述预调整权重系数随所述负载预测结果的变化呈非线性变化，基于所述预调整权重系数对所述解算任务进行优先级排序，包括：
5.根据权利要求1所述的基于一体化总线架构的高频实时控制方法，其特征在于，所述根据所述优先级排序建立自适应任务调度策略，所述自适应任务调度策略基于所述任务...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，吴创彬，
申请(专利权)人：深圳墨影科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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