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消費者每天都會處理各種系統(tǒng)，這些系統(tǒng)會根據(jù)外部條件采取相應的行動。以汽車為例，當你踩下油門時，汽車幾乎會立即加速，也就是說，踩下踏板后，沒有明顯的延遲。

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以汽車示例為主題，假設汽車是一個系統(tǒng)，外部條件（司機）踩下油門以提高速度，系統(tǒng)實現(xiàn)了所謂的實時控制。實時控制是閉環(huán)系統(tǒng)在定義的時間窗口中收集、處理和更新數(shù)據(jù)的能力。如果系統(tǒng)錯過了定義的時間窗口，其穩(wěn)定性、精度和效率都會降低�？刂颇芰ο陆悼赡軙�影響系統(tǒng)性能；例如，無法達到所需的速度，甚至過熱。本文將介紹實時控制系統(tǒng)的功能塊，并以機器人應用為例。

雖然系統(tǒng)組件之間的通信不需要參與系統(tǒng)控制，但它也應該與主控制環(huán)一起工作。實時控制涉及的主要功能塊包括檢測（收集數(shù)據(jù)）、控制（解釋和使用數(shù)據(jù)）和驅動（更新系統(tǒng)）（見圖1）。

圖 1:實時控制環(huán)路的主要功能塊

以下是這些部分的詳細介紹。

●檢測是指測量電壓、電流、電機轉速或溫度等外部因素。為了在特定時間點為系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)，需要準確、準確地測量這些關鍵參數(shù)。

● 為了計算下一個輸出命令，中央處理單元將控制技術應用于輸入數(shù)據(jù)。微控制器 (MCU)或控制器(例如 C2000實時MCU、基于Sitara Arm的MCU、集成無刷直流電機驅動和直流/直流控制器)具有優(yōu)異的處理能力，有助于確保系統(tǒng)滿足通常為幾微秒到幾毫秒的超短時間窗口要求。

●驅動器將計算的輸出命令應用到系統(tǒng)中，以控制輸出。改變驅動電力電子系統(tǒng)的脈寬調制器(PWM)單元占空比是驅動示例。有助于提高驅動性能TI產品包括具有集成柵極驅動器的模擬驅動器、隔離柵極驅動器和氮化鎵 (GaN) 晶體管的場效應。

●最后，確定性高速通信接口（如快速串行接口或以太網）實現(xiàn)系統(tǒng)與外部設備或內部組件之間的及時通信。

以機器人為例，實時控制可以精度為100μm下面。這個精度級可以通過連續(xù)測量電機的電流、電壓和位置來實現(xiàn)。處理單元將測量值與計算值進行比較，然后根據(jù)比較結果調整發(fā)送給電機PWM此外，整個過程需要在幾微秒鐘內完成，以滿足系統(tǒng)的精度和時間要求。

圖 二、快速電流環(huán)路圖

實時控制也是實現(xiàn)高效可靠電源系統(tǒng)的基礎。例如，實時控制有助于保持充電站穩(wěn)定的輸出功率，調整流入汽車電池的電流，從而保證電池壽命，避免過熱。實時控制MCU和GaN新技術的結合可以提高功率密度和效率，有助于充分減少應用的功率損耗。

現(xiàn)代電機驅動系統(tǒng)的性能不斷提高，因此對實時控制的要求越來越嚴格。例如，高精度高速計算機數(shù)控機械（控制磨床、車床等復雜機床的機械）可以超過轉速 20,000RPM實現(xiàn)低于5μm精度。上述功能只能通過快速控制環(huán)路來實現(xiàn)，這意味著信號測量和系統(tǒng)調整之間的延遲時間通常不到1μs。

鑒于計算需求高度敏感，許多設計師使用現(xiàn)場可編程門陣列、外部快速模數(shù)轉換器和多個MCU的組合。但是TI的C2000 MCU和Sitara在不到之前，處理器可以提高模擬集成度 1μs 電流環(huán)路在時間內執(zhí)行，即快速電流環(huán)路。通過在現(xiàn)代控制拓撲中充分利用快速電流環(huán)路，設計師可以以更低的成本開發(fā)更小、更高性能的系統(tǒng)。

使用完全集成的解決方案，如TI的 MCF8316電機驅動器也可以進一步降低成本。 該設備采用無刷直流電機控制算法直流電機控制算法進行預編程和微調MCU的簡單I2C只讀存儲器即可實現(xiàn)接口配置集成電擦除。它們還提供硬件配置，CSR代理支持系統(tǒng)設計師嗎？MCU調整電機。MCF8316集成了六個金屬氧化物半導體場效應晶體管，為電機提供電流，實現(xiàn)了7mm x 5mm完整的實時電機控制解決方案。

實時控制是電網基礎設施、電器、電動和混合動力電動汽車、電力輸送、電機驅動和機器人的重要組成部分。為了進一步提高響應速度，上述所有應用程序都需要縮短執(zhí)行動作的時間窗口。TI一套完整的檢測、處理、控制和通信技術可以提供低性能和低延遲響應時間，有助于實現(xiàn)更小、更可靠的實時控制系統(tǒng)。