[發(fā)明專利]一種轉(zhuǎn)臺(tái)頻率響應(yīng)測(cè)試裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410355272.3
• 申請(qǐng)日: 2014-07-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104133136A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向?qū)W輔;董琦昕;劉啟輝;駱云志;萬(wàn)海兵;馬永逸;李永成;周建平;李炎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川省綿陽(yáng)西南自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 中國(guó)工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長(zhǎng)明

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明屬于測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種轉(zhuǎn)臺(tái)頻率響應(yīng)的測(cè)試。本發(fā)明適用于光電跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)或其他電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)頻率響應(yīng)測(cè)試。

背景技術(shù)

對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)等被控對(duì)象的頻率響應(yīng)進(jìn)行測(cè)試，從而獲得系統(tǒng)頻域里的數(shù)學(xué)模型，為伺服控制體系和算法設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)，這種方式廣泛地被應(yīng)用在光電跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)、數(shù)控機(jī)床和遙控轉(zhuǎn)臺(tái)等伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)頻率響應(yīng)測(cè)試的原理，輸入一系列的多頻率、等幅值的正弦信號(hào)到被測(cè)系統(tǒng)，再采集被測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出信號(hào)；根據(jù)輸入信號(hào)和穩(wěn)態(tài)輸出信號(hào)，信號(hào)分析算法計(jì)算出每個(gè)頻率點(diǎn)信號(hào)的對(duì)數(shù)增益值和相位差值。電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)所采用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或功率放大器種類多樣，在建立完整的數(shù)學(xué)模型時(shí)，需要將驅(qū)動(dòng)器或功率放大器，甚至是將數(shù)字控制器的頻率響應(yīng)特性考慮在內(nèi)；其輸入的激勵(lì)信號(hào)模式種類繁多，比如數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)和PWM信號(hào)；相應(yīng)的，輸出的信號(hào)模式也存在多樣性。現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析儀通常采用外部輸入模擬信號(hào)以及采集模擬信號(hào)的模式，導(dǎo)致系統(tǒng)局限于模擬系統(tǒng)；《計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制》期刊上《現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)字式頻響測(cè)試方法》論文中設(shè)計(jì)的頻率響應(yīng)測(cè)試方法，采用計(jì)算機(jī)來(lái)輸出、采集和分析頻率響應(yīng)信號(hào)，其只能分析和處理數(shù)字信號(hào)；在多種類的轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)中，兩種方法應(yīng)用范圍受到限定。

發(fā)明內(nèi)容

為了滿足測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的多樣性和頻率響應(yīng)測(cè)試的靈活性需求，本發(fā)明提供一種基于DSP和MATLAB程序的轉(zhuǎn)臺(tái)頻率響應(yīng)測(cè)試裝置。

本發(fā)明提供的頻率響應(yīng)測(cè)試裝置具有一個(gè)信號(hào)發(fā)生與采集部件和一個(gè)與該部件通過(guò)周立功公司研制的USB轉(zhuǎn)CAN模塊連接的計(jì)算機(jī)。信號(hào)發(fā)生與采集部件的硬件由可執(zhí)行程序的DSP處理器，串口RS-422驅(qū)動(dòng)器，CAN2.0驅(qū)動(dòng)器，復(fù)雜可編程邏輯器件，PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)器，數(shù)模轉(zhuǎn)換(DA)器件和模數(shù)轉(zhuǎn)換(AD)器件組成。運(yùn)行在可執(zhí)行程序的DSP處理器上的軟件通過(guò)初始化過(guò)程完成自身CAN模塊配置，與CAN2.0驅(qū)動(dòng)器組成第一CAN通信接口，通過(guò)此CAN通信接口接收外部控制命令，配置自身相應(yīng)功能模塊；與兩個(gè)串口RS-422驅(qū)動(dòng)器，CAN2.0驅(qū)動(dòng)器，復(fù)雜可編程邏輯器件，PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)器，DA器件和AD器件分別組成兩個(gè)串口通信接口，第二CAN通信接口，PWM信號(hào)接口，DA接口，AD接口。根據(jù)設(shè)置命令，裝置提供多種激勵(lì)信號(hào)輸出模式：PWM信號(hào)，模擬信號(hào)，串口數(shù)字信號(hào)和CAN數(shù)字信號(hào)；相應(yīng)的提供了模擬信號(hào)，串口數(shù)字信號(hào)和CAN數(shù)字信號(hào)輸入采集模式；裝置具備寬測(cè)試頻率范圍和四檔測(cè)試頻率點(diǎn)間隔供選擇，如有需求可以通過(guò)命令指定頻率點(diǎn)測(cè)試。裝置同步采集測(cè)試系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)信號(hào)和激勵(lì)信號(hào)并轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一制式的數(shù)字信息，通過(guò)第一CAN通信接口將數(shù)字信息發(fā)送到計(jì)算機(jī)上；同時(shí)對(duì)測(cè)試信號(hào)的有效性進(jìn)行判斷，并輸出提示信息。計(jì)算機(jī)通過(guò)USB轉(zhuǎn)CAN模塊與信號(hào)發(fā)生與采集部件的第一CAN通信接口連接，利用USB轉(zhuǎn)CAN模塊的數(shù)據(jù)采集軟件接收和存儲(chǔ)數(shù)字信息，在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的MATLAB信號(hào)分析程序?qū)⒆詣?dòng)對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行解析和分析計(jì)算，自動(dòng)判斷數(shù)據(jù)的有效性，并進(jìn)行清零處理，并輸出可視化的對(duì)數(shù)頻率響應(yīng)特性曲線。

為了產(chǎn)生多種模式的激勵(lì)信號(hào)和采集多種模式的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)信號(hào)，運(yùn)行在可執(zhí)行程序的DSP處理器上的軟件執(zhí)行如下步驟：

a.初始化DSP處理器中的CPU定時(shí)器、GPIO、SCI、CAN、PWM和XINTF模塊，初始化可執(zhí)行程序中的變量，配置和使能DSP處理器中的第一CAN通信接口；?

b.等待第一CAN通信接口接收控制命令；

c.判斷接收命令有效，如無(wú)效轉(zhuǎn)入步驟b；

d.解析接收命令，根據(jù)命令配置PWM，SCI和CAN模塊，以及DA器件和AD器件；

e.等待第一CAN通信接口接收操作命令，判斷是否等待超時(shí)，如果超時(shí)轉(zhuǎn)入步驟b，如果沒(méi)有超時(shí)，繼續(xù)等待，超時(shí)計(jì)數(shù)器加一；當(dāng)接收到操作命令后，判斷操作命令是否有效，如果無(wú)效繼續(xù)等待；

f.判斷操作命令是啟動(dòng)命令，如果不是則轉(zhuǎn)入步驟h；

g.計(jì)算輸出激勵(lì)信號(hào)序列值，并在相應(yīng)接口輸出激勵(lì)信號(hào)，同時(shí)在相應(yīng)輸入接口采集被測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)信號(hào)，將激勵(lì)信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一制式信息，通過(guò)第一CAN通信接口發(fā)送到計(jì)算機(jī)，并統(tǒng)計(jì)信息的有效性，清除超時(shí)計(jì)數(shù)器，轉(zhuǎn)入步驟e；

h.判斷操作命令是重設(shè)命令，如果是轉(zhuǎn)入步驟b；

i.判斷操作命令是退出測(cè)試命令，如果不是，轉(zhuǎn)入步驟j；如果是退出命令判斷測(cè)試信號(hào)是否有效，如果無(wú)效，輸出提示信息，并轉(zhuǎn)入步驟k；如果有效，直接轉(zhuǎn)入步驟k；