一种多缸同步控制系统及方法与流程

1.本发明属于伺服控制领域，涉及一种多缸同步控制系统及方法。


背景技术：

2.现代工业机械设备中，液压油缸的应用越来越多，它是一类将液压能转换为机械能、做直线往复运动(或摆动运动)的基础运动元件，具有结构简单、控制响应快、运动平稳且精度高等特点。另一方面，随着现代机械设备结构及其运动模式越来越复杂，多个液压油缸同时作用于同一设备的情况也越来越多，比如冶金连铸设备、大型锻造液压机、舰载飞机的弹射系统等等，都需要多个液压油缸的同步配合工作。
3.为实现多液压油缸的同步配合工作，需要保证这些液压油缸的实际位移及压力等工作状态参数严格跟随给定，且必须同时跟随给定，否则易使机械设备因为力分布不均而发生结构破坏问题，又或因同步效果差而发生机械设备运动效果差的问题。因此，多液压油缸的高精度同步控制方法十分重要。
4.发明专利：《一种多液压缸同步控制方法》(专利申请号200910190950.4)公开了一种多液压油缸同步控制方法，所述控制方法包括下列步骤：a、控制器判断某一时刻缸的位移实际值pv是否到达行程值，若到达，则使得pid设定值sp等于该行程值；若不到达，则根据液压缸的实际位置值pv计算出pid设定值sp；根据sp及pv使用pid算法得到一个比例阀的开度设定值，比例阀按照此开度设定值做阀芯移动，并引起液压缸的运动；b、将液压缸的实际位置值pv反馈给控制器，转入步骤a；本发明中的同步控制方法不限运动缸数，没有主从运动缸的分工，缸运动速度和精度可通过参数调节，缸的运动速度是不固定的，以最快的速度到达目标值，最前缸与最后缸的位移值越接近，整体运动速度越快。
5.发明专利：《基于pi算法的多油缸同步控制方法和系统》(专利申请号202210689961.2)公开了一种基于pi算法的多油缸同步控制方法和系统，先获取用于控制油缸运动的模拟量信号的基础定值；并获取相邻的两个油缸在第k个采样周期的位移差值以及k个采样周期内的位移差值累加值；随后基于基础定值、比例系数和积分系数实时获取每个油缸对应的模拟量信号值；最后基于每个油缸的模拟量信号值进行多油缸机构的高精度同步控制。
6.上述发明专利提出了若干不同的多缸同步控制系统和方法，基本上是从pid算法设计的角度出发的。而本发明是基于时间同步来设计同步控制方法，与上述方法有很大的差别。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多缸同步控制系统及方法，首先基于ptp协议实现1μs内时间同步，再基于高度同步的位移及压力给定信号和pid反馈控制实现多缸同步控制。本发明能可靠地实现多液压油缸的高精度同步控制，避免设备因力分布不均而发生结构破坏问题，又或因同步效果差而发生机械设备运动效果差的问题，以实现多液压油
缸的高精度同步控制，保证设备的安全可靠性。
8.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种多缸同步控制系统，该系统包括控制上位机、若干液压油缸、若干油缸控制器和ptp交换机；
10.ptp交换机为支持精确时间协议ieee 1588v2的以太网交换机。
11.其中，每个液压油缸均由一个单独的油缸控制器进行运动控制。
12.每个液压油缸还配有位移及压力传感器，负责采集液压油缸的位移及压力实际信号。油缸控制器使用位移及压力实际信号实现高精度的pid闭环反馈控制。
13.控制上位机、多个油缸控制器均通过网线连接在ptp交换机上，实现以太网互联通信。
14.可选的，所述油缸控制器采用fpga芯片作为主控芯片；
15.所述fpga芯片配有外围电路：恒温晶振模块、位移及压力传感器的信号调理电路、以太网网口及物理层phy芯片。
16.其中，恒温晶振模块用于产生恒定频率的时钟信号，fpga芯片对该时钟进行分频和倍频，用分频和倍频后的高质量时钟作为工作时钟。
17.所述fpga芯片由油缸pid算法控制模块和以太网通信模块构成。
18.所述油缸pid算法控制模块计算位移及压力给定信号；运行pid算法并向液压油缸输出控制信号；最终令由位移及压力传感器采集的，并经信号调理电路调制的位移及压力实际信号严格跟随位移及压力给定信号。
19.所述以太网通信模块和phy芯片相连接，收发并处理以太网数据，令油缸控制器具备以太网通信功能。
20.可选的，所述fpga芯片的以太网通信模块由多个子模块组成，包括mac层模块、ip层模块、udp/tcp层模块、ptp时间同步模块；
21.所述ptp时间同步模块包含一个计数器模块，用于生成ptp硬件时间戳。
22.其中，ptp时间同步模块和ptp交换机负责收发和处理ptp协议规定的ptp时钟同步报文，实现多油缸控制器之间的1μs内时间同步，时间同步是多缸同步控制的基础。
23.所述ptp时钟同步报文包括sync、follow_up、pdelay_req、pdelay_resp、pdelay_resp_follow_up报文。其他ptp时钟同步报文类型不进行处理，减少fpga编程复杂性和逻辑资源消耗。另一方面减少网络中的ptp时钟同步报文数量，降低网络负载。
24.所述udp/tcp层模块负责收发和处理udp/tcp数据报文。udp/tcp数据报文包括：ptp主从状态设置报文、ptp时间同步状态通知报文、油缸同步控制开启/停止报文、油缸位移及压力信息报文；udp/tcp数据报文用于控制多缸同步控制系统正常运行。
25.可选的，所述fpga芯片还包含时钟管理器，为时钟管理器提供输入时钟和分频倍频系数，时钟管理器按照分频倍频系数对输入时钟进行精细的倍频与分频，输出多种频率的高质量工作时钟，给不同模块使用。
26.其中，油缸pid算法控制模块的工作时钟为50mhz，以太网通信模块的工作时钟为125mhz。特别地，计数器模块的工作频率为250mhz，即ptp硬件时间戳的分辨率为4ns。时间同步即令不同油缸控制器的计数器模块的计数值之差对应的时间之差控制在1μs之内。
27.一种多缸同步控制方法，该方法包括以下步骤：
28.步骤a1，指定多油缸控制器其中一个为主时钟，其余为从时钟。
29.上述步骤a1实现方法为：控制上位机发送ptp主从状态设置报文，指定多个油缸控制器的其中一个为主时钟master，其他为从时钟slave。udp/tcp层模块识别报文信息，并通知ptp时间同步模块工作在主时钟状态或者从时钟状态。
30.步骤a2，基于ptp协议，所有从时钟与主时钟进行时间同步和频率同步。
31.所述步骤a2中的时间同步的实现方法为：
32.a211.主时钟的ptp时钟同步模块，周期性地通知mac层模块发送sync和follow_up报文。从时钟的ptp时钟同步模块收到sync和follow_up报文后，计算出主从时钟之间的时钟偏差以及链路延迟之和。
33.a212.基于p2p延迟测量方式测量链路延迟，为了减少网络负载并提高实时性，规定：
34.i)主时钟和ptp交换机之间的p2p延迟测量只由ptp交换机发起；
35.ii)从时钟和ptp交换机之间的p2p延迟测量只由从时钟发起；
36.iii)周期性发起p2p延迟测量。
37.a213.基于ptp协议，从时钟的ptp时钟同步模块周期性计算出主从时钟间链路延迟。
38.a214.根据a211和a213，从时钟的ptp时钟同步模块计算出时钟偏差，调整内部计数器模块计数值，即调整ptp硬件时间戳，完成时钟同步。从时钟的ptp时钟同步模块每收到一次follow_up报文，完成一次时钟同步。
39.所述步骤a2中的频率同步的实现方法为：
40.a221.在a214中，判断到时钟偏差连续若干次大于规定值，则从时钟的ptp时钟同步模块开始进行频率同步，转步骤a222。
41.a222.从时钟的ptp时钟同步模块收到主时钟发来的follow_up报文时，立刻记录follow_up报文中携带的主时钟ptp硬件时间戳t
master_
，及自身ptp硬件时间戳t
slave_1
，同时记录此次时钟同步中自身ptp硬件时间戳的调整值t
offset
。收到下一条follow_up报文时，立刻记录follow_up报文中携带的主时钟ptp硬件时间戳t
master_
，及自身ptp硬件时间戳t
slave_2
。则从时钟计数器模块工作频率f
slave
之和主时钟计数器模块工作频率f
master
之比为:
[0042][0043]
a223.从时钟的ptp时钟同步模块根据工作频率之比计算分频倍频系数，并发送给时钟管理器，时钟管理器据此调整计数器模块的工作频率，完成一次频率同步，同时转至步骤a221，再度判断是否需要进行频率同步。
[0044]
步骤a3，判断是否所有从时钟均完成与主时钟的时间同步和频率同步，如果是则转步骤a4，如果不是则转步骤a5。
[0045]
步骤a4，系统开启油缸同步控制。
[0046]
步骤a5，系统停止油缸同步控制。
[0047]
所述步骤a3、a4、a5实现方法为：从时钟完成或脱离与主时钟的时钟同步及频率同步时，均通知udp/tcp模块发送ptp时间同步状态通知报文。控制上位机收到后，若判断出所有从时钟都完成与主时钟的时钟同步及频率同步后，则发出油缸同步控制开启报文，开启
同步控制。判断出某一从时钟脱离与主时钟的时钟同步及频率同步后，立即发出油缸同步控制停止报文，停止同步控制。
[0048]
udp/tcp模块收到上述油缸同步控制开启/停止报文后，通知油缸pid算法控制模块开启/停止同步控制。
[0049]
油缸同步控制开启报文还含有同步控制模式指示和运动模式指示，油缸pid算法控制模块根据报文指示采用不同的同步控制算法。
[0050]
可选的，所述步骤a2中，时间同步采用滑动平均滤波算法对主从时钟间链路延迟进行滤波，并用滤波后的链路延迟进行时间同步。滑动平均滤波算法公式为：
[0051][0052]
式中，θn是第n次计算出的主从时钟之间的链路延迟；β为权值；t
n-1
为第n-1次滑动平均滤波后得到的主从时钟间链路延迟；tn为第n次滑动平均滤波后得到的主从时钟间链路延迟。
[0053]
可选的，所述步骤a2中，频率同步中的工作频率之比连续计算多次，采用滑动平均滤波算法对工作频率之比进行滤波，并用最后滤波的工作频率之比来进行频率同步。
[0054]
可选的，所述步骤a4中，当同步控制模式指示为绝对同步模式时，同步控制方法如下：
[0055]
b1.主从时钟的油缸pid算法控制模块均在规定的时间起点，按运动模式指示计算位移及压力给定信号，位移及压力给定信号是时变信号，并采用ptp硬件时间戳为时间变量。运动模式包括比如正弦运动、直线运动和单步运动；
[0056]
b2.主从时钟的油缸pid算法控制模块11通过pid闭环控制，令液压油缸的位移及压力实际信号严格跟随位移及压力给定信号。
[0057]
可选的，所述步骤a4中，当同步控制模式指示为追踪同步模式时，同步控制方法如下：
[0058]
c1.主时钟的油缸pid算法控制模块在规定的时间起点，按运动模式指示计算油缸位移和压力给定信号，位移和压力给定信号是时变信号，并采用ptp硬件时间戳为时间变量；运动模式包括比如正弦运动、直线运动和单步运动；
[0059]
c2.主时钟的油缸pid算法控制模块周期性地通知udp/tcp模块发送油缸位移及压力信息报文，报文包含发送时刻主时钟油缸位移和压力给定信号及主时钟的ptp硬件时间戳。
[0060]
c3.从时钟的udp/tcp模块收到油缸位移及压力信息报文后，将报文信息发送给油缸pid算法控制模块。油缸pid算法控制模块根据接收时刻从时钟的ptp硬件时间戳与主时钟的ptp硬件时间戳的差值和主时钟油缸位移和压力给定信号，计算出接收时刻从时钟油缸位移和压力给定信号。同时通过插值和拟合等方式，计算完整的从时钟油缸位移和压力给定信号。
[0061]
c4.主从时钟的油缸pid算法控制模块通过pid闭环控制，令液压油缸的位移及压力实际信号严格跟随位移及压力给定信号。
[0062]
可选的，所述步骤a5中，停止同步控制方法如下：
[0063]
d1.主从时钟的油缸pid算法控制模块均在规定的时间起点，计算运动停止位移及
压力给定信号。运动停止位移及压力给定信号为一个在规定时间内到达规定且固定的位移和压力值的信号。
[0064]
d2.主从时钟的油缸pid算法控制模块通过pid闭环控制，令液压油缸的位移及压力实际信号严格跟随运动停止位移及压力给定信号。
[0065]
本发明的有益效果在于：本发明主要基于ptp时钟同步协议实现时间同步，在此基础上计算高度同步的油缸位移及压力给定信号，随后通过pid控制实现油缸的同步控制。通过在fpga中构建pid算法控制模块及以太网通信模块，同时配合控制上位机以及ptp交换机来具体地实现油缸同步控制。基于上述油缸同步控制方法，能很好地实现多液压油缸的高精度同步控制，避免因同步精度不高而导致的设备损坏或运动效果差等问题。
[0066]
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0067]
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
[0068]
图1为本发明实施例的多缸同步控制系统结构图；
[0069]
图2为本发明实施例的油缸控制器功能模块结构图；
[0070]
图3为本发明实施例的油缸控制器中的fpga芯片功能模块结构图；
[0071]
图4为本发明实施例的多缸同步控制方法流程图；
[0072]
附图标记：1-工业平板电脑、2-液压油缸、3-油缸控制器、4-ptp交换机、5-位移及压力传感器、6-fpga芯片、7-恒温晶振模块、8-位移及压力传感器的信号调理电路、9-以太网网口、10-phy芯片、11-油缸pid算法控制模块、12-以太网通信模块、13-mac层模块、14-ip层模块、15、udp/tcp层模块、16-ptp时间同步模块、17-计数器模块、18-时钟管理器。
具体实施方式
[0073]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0074]
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0075]
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系
为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0076]
如图1所示，本发明提出的一种多缸同步控制系统及方法，其系统的组成为：控制上位机1、多个液压油缸2、多个油缸控制器3、ptp交换机4、多个位移及压力传感器5。
[0077]
其中，ptp交换机4即支持精确时间协议ieee 1588v2(又称ptp)的以太网交换机。
[0078]
每个液压油缸2均由一个单独的油缸控制器3进行运动控制。
[0079]
每个液压油缸2还配有位移及压力传感器5，负责采集液压油缸的位移及压力实际信号。油缸控制器3使用位移及压力实际信号实现高精度的pid闭环反馈控制。
[0080]
控制上位机1、多个油缸控制器3均通过网线连接在ptp交换机4上，实现以太网互联通信。
[0081]
如图2所示，油缸控制器3采用fpga芯片6作为主控芯片，fpga芯片6还配有外围电路：恒温晶振模块7、位移及压力传感器5的信号调理电路8、以太网网口9及物理层phy芯片10。
[0082]
其中恒温晶振模块7用于产生恒定频率的时钟信号，fpga芯片6对该时钟进行分频和倍频，用分频和倍频后的高质量时钟作为工作时钟。
[0083]
fpga芯片6主要由油缸pid算法控制模块11、以太网通信模块12构成。
[0084]
油缸pid算法控制模块11计算位移及压力给定信号；运行pid算法并向液压油缸2输出控制信号；最终令由位移及压力传感器5采集的，并经信号调理电路8调制的位移及压力实际信号严格跟随位移及压力给定信号。
[0085]
以太网通信模块12和phy芯片10相连接，收发并处理以太网数据，令油缸控制器3具备以太网通信功能。
[0086]
如图3所示，fpga芯片6中的以太网通信模块12由多个子模块组成，包括mac层模块13、ip层模块14、udp/tcp层模块15、ptp时间同步模块16。特别地，ptp时间同步模块16包含一个计数器模块17，用于生成ptp硬件时间戳。
[0087]
其中ptp时间同步模块16和ptp交换机4负责收发和处理ptp协议规定的ptp时钟同步报文，实现多油缸控制器之间的1μs内时间同步，时间同步是多缸同步控制的基础。
[0088]
上述ptp时钟同步报文只有必要的sync、follow_up、pdelay_req、pdelay_resp、pdelay_resp_follow_up报文。其他ptp时钟同步报文类型不进行处理，从而减少fpga编程复杂性和逻辑资源消耗。另一方面减少网络中的ptp时钟同步报文数量，从而降低网络负载并提高网络实时性。
[0089]
由于ptp时钟同步报文封装在mac层数据报文中，因此ptp时间同步模块与ip层模块同级，mac层模块会根据mac层数据类型将报文交付给ptp时间同步模块或ip层模块。
[0090]
udp/tcp层模块负责收发和处理udp/tcp数据报文。udp/tcp数据报文有多种：ptp主从状态设置报文、ptp时间同步状态通知报文、油缸同步控制开启/停止报文、油缸位移及压力信息报文等等。这些udp/tcp报文用于控制多缸同步控制系统正常运行。
[0091]
如图3所示，fpga芯片6还包含时钟管理器18，为时钟管理器18提供输入时钟和分频倍频系数，时钟管理器18按照分频倍频系数对输入时钟进行精细的倍频与分频，输出多
种频率的高质量工作时钟，给不同模块使用。
[0092]
其中，油缸pid算法控制模块11的工作时钟为50mhz，以太网通信模块12的工作时钟为125mhz。特别地，计数器模块17的工作频率为250mhz，因此本发明中ptp硬件时间戳的分辨率为4ns，为时间同步精度控制在1μs内提供了保证。所谓时间同步就是令不同油缸控制器的计数器模块的计数值之差对应的时间之差控制在1μs之内。
[0093]
上述250mhz是目前主流fpga芯片6能稳定工作的一个较高的频率，随着fpga芯片6制作工艺的提高，该频率应还可以提高，从而提高ptp硬件时间戳分辨率和时间同步精度。
[0094]
图4为多缸同步控制方法的逻辑流程图，步骤如下：
[0095]
步骤a1，指定多油缸控制器其中一个为主时钟，其余为从时钟。
[0096]
上述步骤a1实现方法为：控制上位机1发送ptp主从状态设置报文，指定多个油缸控制器3的其中一个为主时钟(master)，其他为从时钟(slave)。udp/tcp层模块15识别报文信息，随后通知ptp时间同步模块16工作在主时钟状态或者从时钟状态。
[0097]
步骤a2，基于ptp协议，所有从时钟与主时钟进行时间同步和频率同步。
[0098]
上述步骤a2中的时间同步的实现方法为：
[0099]
a211.主时钟的ptp时钟同步模块16，周期性地通知mac层模块发送sync和follow_up报文，该周期一般为2s。从时钟的ptp时钟同步模块16收到sync和follow_up报文后，计算出主从时钟之间的时钟偏差以及链路延迟之和。
[0100]
a212.链路延迟指时间同步报文从一个网口端子出发经过网线到对端网口所消耗的时间，本发明按照p2p延迟测量方式进行计算(一端发送pdelay_req报文，即发起p2p延迟测量，另一端收到后反馈pdelay_resp和pdelay_resp_follow_up报文，p2p延迟测量发起端收到反馈后便能计算出链路延迟)。一般两端均要发起p2p延迟测量，但本发明为了减少网络负载并提高实时性，规定：i)主时钟和ptp交换机4之间的p2p延迟测量只由ptp交换机4发起；ii)从时钟和ptp交换机4之间的p2p延迟测量只由从时钟发起；iii)周期性发起p2p延迟测量，该周期一般为1s。
[0101]
a213.ptp交换机4收到follow_up报文后，在follow_up报文的修正域中添加主时钟和交换机之间的链路延迟以及报文在ptp交换机内停留时间之和。从时钟的ptp时钟同步模块16收到ptp交换机4转发的follow_up报文后，结合从时钟和ptp交换机4之间链路延迟与follow_up修正域中的延迟，可得到主从时钟间链路延迟。上述主从时钟间链路延迟周期性计算得到，该周期和p2p延迟测量周期基本一致，一般为1s。
[0102]
a214.根据a211和a213，从时钟的ptp时钟同步模块16计算出时钟偏差，随后调整内部计数器模块17计数值，即调整ptp硬件时间戳，完成时钟同步。从时钟的ptp时钟同步模块16每收到一次follow_up报文，便计算一次时钟偏差，并进行一次时钟同步。
[0103]
上述步骤a2中的频率同步的实现方法为：
[0104]
a221.在a214中，当判断到时钟偏差连续若干次大于规定值，比如连续3次大于1μs，说明主从时间的计数器模块17的工作频率存在较大差异，因为当工作频率存在差值时，随着工作时间增加，计数器模块17的计数值差值将不断累计，使得尽管周期性进行时钟同步，但下次时钟同步前时钟偏差仍大于规定值。则从时钟的ptp时钟同步模块16开始进行频率同步。
[0105]
a222.从时钟的ptp时钟同步模块收到主时钟发来的follow_up报文时，立刻记录
follow_up报文中携带的主时钟ptp硬件时间戳t
master_
，及自身ptp硬件时间戳t
slave_1
，同时记录此次时钟同步中自身ptp硬件时间戳的调整值t
offset
。收到下一条follow_up报文时，立刻记录follow_up报文中携带的主时钟ptp硬件时间戳t
master_
，及自身ptp硬件时间戳t
slave_2
。则从时钟计数器模块工作频率f
slave
之和主时钟计数器模块工作频率f
master
之比为:
[0106][0107]
a223.从时钟的ptp时钟同步模块16根据工作频率之比计算分频倍频系数，并发送给时钟管理器18，时钟管理器18据此调整计数器模块17的工作频率，完成一次频率同步，同时转至步骤a221，再度判断是否需要进行频率同步。
[0108]
步骤a3，判断是否所有从时钟均完成与主时钟的时间同步和频率同步，如果是则转步骤a4，如果不是则转步骤a5。
[0109]
步骤a4，系统开启油缸同步控制。
[0110]
步骤a5，系统停止油缸同步控制。
[0111]
上述步骤a3、a4、a5实现方法为：从时钟完成或脱离与主时钟的时钟同步及频率同步时，均会通知udp/tcp模块15发送ptp时间同步状态通知报文。控制上位机1收到后，若判断出所有从时钟都完成与主时钟的时钟同步及频率同步后，则发出油缸同步控制开启报文，开启同步控制。判断出某一从时钟脱离与主时钟的时钟同步及频率同步后，立即发出油缸同步控制停止报文，停止同步控制。
[0112]
udp/tcp模块15收到上述油缸同步控制开启/停止报文后，通知油缸pid算法控制模块11开启/停止同步控制。
[0113]
油缸同步控制开启报文还含有同步控制模式指示和运动模式指示，油缸pid算法控制模块11根据报文指示采用不同的同步控制算法。
[0114]
上述步骤a2的时间同步中，链路延迟影响着时钟偏差的计算，是影响时间同步精度的主要因素，该延迟随时间、温度等变化在不断波动。为降低链路延迟波动对时间同步精度的影响，采用滑动平均滤波算法对该链路延迟进行滤波，并用滤波后的链路延迟来计算时间偏差，并进行时间同步。滑动平均滤波算法公式为：
[0115][0116]
上式中，θn是第n次计算出的主从时钟之间的链路延迟；β为权值；t
n-1
为第n-1次滑动平均滤波后得到的主从时钟间链路延迟；tn为第n次滑动平均滤波后得到的主从时钟间链路延迟。
[0117]
上述步骤a3的频率同步中，主从时钟的计数器模块17的工作频率随时间、温度等变化在不断波动，为降低工作频率波动对频率同步精度的影响，所述工作频率之比应连续计算多次，采用滑动平均滤波算法对工作频率之比进行滤波，并用最后滤波的工作频率之比来计算分频倍频系数，进行频率同步。滑动平均滤波算法与式(2)类似，但权值β取0.5。
[0118]
上述步骤a4中，当同步控制模式指示为绝对同步模式时，同步控制方法如下：
[0119]
b1.主从时钟的油缸pid算法控制模块11均在规定的时间起点，按运动模式指示(比如正弦运动、直线运动、单步运动)计算位移及压力给定信号。
[0120]
上述位移及压力给定信号是一个时变信号，并采用ptp硬件时间戳为时间变量。由
于已经完成时间同步和频率同步，因此主从时钟的位移及压力给定信号是实时同步的。
[0121]
b2.主从时钟的油缸pid算法控制模块11通过pid闭环控制，令液压油缸2的位移及压力实际信号严格跟随位移及压力给定信号。
[0122]
上述步骤a4中，当同步控制模式指示为追踪同步模式时，同步控制方法如下：
[0123]
c1.主时钟的油缸pid算法控制模块11在规定的时间起点，按运动模式指示(比如正弦运动、直线运动、单步运动)计算油缸位移和压力给定信号。
[0124]
上述位移和压力给定信号是一个时变信号，并采用ptp硬件时间戳为时间变量。
[0125]
c2.主时钟的油缸pid算法控制模块11周期性地通知udp/tcp模块15发送油缸位移及压力信息报文，报文包含发送时刻主时钟油缸位移和压力给定信号，以及主时钟的ptp硬件时间戳。发送周期根据网络承受能力和同步控制精度而定，一般为1ms。
[0126]
c3.从时钟的udp/tcp模块15收到油缸位移及压力信息报文后，将报文信息发送给油缸pid算法控制模块11。油缸pid算法控制模块11根据接收时刻从时钟的ptp硬件时间戳与主时钟的ptp硬件时间戳的差值和主时钟油缸位移和压力给定信号，计算出接收时刻从时钟油缸位移和压力给定信号。同时通过插值和拟合等方式，计算完整的从时钟油缸位移和压力给定信号。
[0127]
c4.主从时钟的油缸pid算法控制模块11通过pid闭环控制，令液压油缸2的位移及压力实际信号严格跟随位移及压力给定信号。
[0128]
上述步骤a5中，停止同步控制方法如下：
[0129]
d1.主从时钟的油缸pid算法控制模块11均在规定的时间起点，计算运动停止位移及压力给定信号。运动停止位移及压力给定信号为一个在规定时间内到达规定且固定的位移和压力值的信号。
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上述运动停止位移及压力给定信号是一个时变信号，并采用ptp硬件时间戳为时间变量。由于已经完成时间同步和频率同步，因此主从时钟的运动停止位移及压力给定信号是实时同步的。
[0131]
d2.主从时钟的油缸pid算法控制模块11通过pid闭环控制，令液压油缸2的位移及压力实际信号严格跟随运动停止位移及压力给定信号。最终液压油缸2同时且平稳地停止运动，避免损坏。
[0132]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。