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DES-Based Synchronization Algorithm Optimization for EtherCAT Master–Slave System

delete2025-11-18
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OA
AI
王斌君 封面图
王斌君 (Binjun Wang)
H
Haochun Wang
X
Xingyu Chen
K
Kun Zhou
M
Meng Ge
Y
Yinglian Jin *
DOI:10.3390/pr13113643delete
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EtherCAT以其卓越的实时性能和同步能力而闻名,广泛应用于工业多轴控制系统。在这些系统中,从轴的同步状态在确定末端执行器精度方面发挥着关键作用。虽然EtherCAT中的分布式时钟同步技术能够实现主从系统的有效整体同步,但非参考从轴与参考从轴之间仍存在显著的同步误差。为解决此问题,本文提出了一种基于双指数平滑(DES)算法的改进型EtherCAT主从同步方法。该方法首先测量主站与参考从站之间的传输延迟,并利用此延迟采用指数移动平均技术定期调整和补偿主站与参考从站之间的同步误差。随后,采用DES算法定期计算非参考从站时钟相对于参考时钟的时钟漂移,从而实现对从站时钟的相应补偿。为验证所提方法的有效性,本文基于Xenomai实时操作系统建立了EtherCAT主从实验平台,并评估了同步性能。实验结果表明,在六从站的实验设置中,所提方法将同步误差控制在±90 ns范围内。与仅使用指数移动平均(EMA)进行时钟漂移补偿所达到的同步误差范围相比,所提方法将同步误差降低了约16.36%,从而验证了其有效性。
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