성능

서보 모터 구동 애플리케이션에서 모터 제어는 일반적으로 전류/토크 루프, 속도 루프, 위치 루프 및 상위 수준의 모션 제어 루프와 같은 여러 제어 루프 계층으로 구분됩니다. 이러한 루프는 일반적으로 "실시간" 처리 요구 사항에 따라 각각 계단식으로 배열됩니다. 전류 또는 토크 루프는 가장 엄격한 제어 루프입니다. 각 업스트림 루프는 사전에 여러 루프에서 실행되며 다운스트림 루프에 입력 참조를 제공합니다. 그림 1은(는) 일반적인 계단식 제어 토폴로지를 보여줍니다.

그림 1의 블록은 이기종 프로세서 내의 코어 또는 프로세서와 마이크로컨트롤러 간의 논리적 분할에 적합합니다. 멀티코어 MPU 또는 MCU의 여러 코어 사이에 다양한 루프를 분산시키면 각 루프 전용의 처리 대역폭이 극대화됩니다. MPU 또는 MCU 코어는 제어 루프 입력 데이터를 수신하면 알고리즘을 가능한 한 빨리 실행 완료하여 다운스트림 루프의 기준 값을 제공하고 다음 입력 데이터 세트가 준비될 때까지 다른 서비스를 계속 제공할 수 있습니다.

원시 성능이 높은 MPU와 MCU는 제어 처리를 더 빨리 마칠 수 있고 더 많은 서비스와 기능을 제공하기 위해 더 많은 대역폭을 사용할 수 있습니다. 빠른 처리는 특히 주기 시간이 32kHz 제어 루프에서 31.25μs에 근접하거나 여러 축으로부터의 입력을 실질적으로 동시에 처리해야 할 때 중요합니다.

디지털 신호 프로세서(DSP), FPGA 및 표준 Arm® 처리 코어를 포함하여 서보 제어의 엄격한 실시간 처리 요구 사항에 대한 몇 가지 옵션이 있습니다. 유연성과 제어 알고리즘 최적화 사이에 균형이 있기 때문에 올바른 처리 코어를 선택하는 것은 어려울 수 있습니다. 과거에는 제어 알고리즘 최적화가 최우선이었기 때문에 DSP, 주문형 반도체(ASIC) 및 FPGA가 분명한 선택이었습니다.

이제 서보 드라이브에 Industry 4.0 서비스를 추가해야 하는 필요성으로 인해 표준 Arm Cortex®-A 및 Cortex-R 코어가 채택되었습니다. Cortex-A 코어는 매우 높은 대역폭을 얻을 수 있어 빠른 처리에 유용하지만 Cortex-R의 실시간 구성요소가 없기 때문에 Cortex-R이 서보 제어와 같은 실시간 제어 애플리케이션에 더 적합합니다. 반면에 Cortex-A는 Cortex-R보다 모션 제어, 예측형 유지보수 또는 Linux 기반 웹 서비스와 같은 다른 많은 서비스에 훨씬 더 적합합니다. 다행히, Sitara AM64x MPU와 AM243x MCU와 같은 멀티코어 장치는 여기에 언급된 모든 처리 요소를 포함할 수 있어 단일 칩에 필요한 모든 요소를 사용할 수 있습니다.