消费者每天都会处理各种系统，这些系统会根据外部条件采取相应的行动。以汽车为例，当你踩下油门时，汽车几乎会立即加速，也就是说，踩下踏板后，没有明显的延迟。

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以汽车示例为主题，假设汽车是一个系统，外部条件（司机）踩下油门以提高速度，系统实现了所谓的实时控制。实时控制是闭环系统在定义的时间窗口中收集、处理和更新数据的能力。如果系统错过了定义的时间窗口，其稳定性、精度和效率都会降低。控制能力下降可能会影响系统性能；例如，无法达到所需的速度，甚至过热。本文将介绍实时控制系统的功能块，并以机器人应用为例。

虽然系统组件之间的通信不需要参与系统控制，但它也应该与主控制环一起工作。实时控制涉及的主要功能块包括检测（收集数据）、控制（解释和使用数据）和驱动（更新系统）（见图1）。

图 1:实时控制环路的主要功能块

以下是这些部分的详细介绍。

●检测是指测量电压、电流、电机转速或温度等外部因素。为了在特定时间点为系统提供可靠的数据，需要准确、准确地测量这些关键参数。

● 为了计算下一个输出命令，中央处理单元将控制技术应用于输入数据。微控制器 (MCU)或控制器(例如 C2000实时MCU、基于Sitara Arm的MCU、集成无刷直流电机驱动和直流/直流控制器)具有优异的处理能力，有助于确保系统满足通常为几微秒到几毫秒的超短时间窗口要求。

●驱动器将计算的输出命令应用到系统中，以控制输出。改变驱动电力电子系统的脉宽调制器(PWM)单元占空比是驱动示例。有助于提高驱动性能TI产品包括具有集成栅极驱动器的模拟驱动器、隔离栅极驱动器和氮化镓 (GaN) 晶体管的场效应。

●最后，确定性高速通信接口（如快速串行接口或以太网）实现系统与外部设备或内部组件之间的及时通信。

以机器人为例，实时控制可以精度为100μm下面。这个精度级可以通过连续测量电机的电流、电压和位置来实现。处理单元将测量值与计算值进行比较，然后根据比较结果调整发送给电机PWM此外，整个过程需要在几微秒钟内完成，以满足系统的精度和时间要求。

图 二、快速电流环路图

实时控制也是实现高效可靠电源系统的基础。例如，实时控制有助于保持充电站稳定的输出功率，调整流入汽车电池的电流，从而保证电池寿命，避免过热。实时控制MCU和GaN新技术的结合可以提高功率密度和效率，有助于充分减少应用的功率损耗。

现代电机驱动系统的性能不断提高，因此对实时控制的要求越来越严格。例如，高精度高速计算机数控机械（控制磨床、车床等复杂机床的机械）可以超过转速 20,000RPM实现低于5μm精度。上述功能只能通过快速控制环路来实现，这意味着信号测量和系统调整之间的延迟时间通常不到1μs。

鉴于计算需求高度敏感，许多设计师使用现场可编程门阵列、外部快速模数转换器和多个MCU的组合。但是TI的C2000 MCU和Sitara在不到之前，处理器可以提高模拟集成度 1μs 电流环路在时间内执行，即快速电流环路。通过在现代控制拓扑中充分利用快速电流环路，设计师可以以更低的成本开发更小、更高性能的系统。

使用完全集成的解决方案，如TI的 MCF8316电机驱动器也可以进一步降低成本。 该设备采用无刷直流电机控制算法直流电机控制算法进行预编程和微调MCU的简单I2C只读存储器即可实现接口配置集成电擦除。它们还提供硬件配置，CSR代理支持系统设计师吗？MCU调整电机。MCF8316集成了六个金属氧化物半导体场效应晶体管，为电机提供电流，实现了7mm x 5mm完整的实时电机控制解决方案。

实时控制是电网基础设施、电器、电动和混合动力电动汽车、电力输送、电机驱动和机器人的重要组成部分。为了进一步提高响应速度，上述所有应用程序都需要缩短执行动作的时间窗口。TI一套完整的检测、处理、控制和通信技术可以提供低性能和低延迟响应时间，有助于实现更小、更可靠的实时控制系统。