[發明專利]多自由度運動控制系統調試方法

有效

• 申請號: 201710895286.8
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107807880B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 付云博;郭同健;張立文;宮勛
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06F11/36
• 分類號: G06F11/36
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

1.一種多自由度運動控制系統調試方法，基于Matlab/Gui實現，其特征在于，包括如下步驟：

連接通信步驟：主機連續向運動控制板卡發送連接標志指令，如果運動控制板卡正常收到主機發送的連接標志指令則給主機回復連接成功標志指令，該連接成功標志指令是連接成功標志字節，控制系統調試軟件會提示連接成功；

自由度選擇步驟：連接通信步驟成功后，在控制系統調試軟件的軸系選擇模塊設置當前要設置的自由度；

時域響應步驟：主機發送時域響應指令給運動控制板卡，當運動控制板卡查詢到有時域響應指令輸入時，則控制被控對象進行階躍響應，并記錄被控對象的運動數據，記錄完成后將被控對象的運動數據發送給主機，主機接收完成后，利用Matlab時域擬合函數lsqcurvefit()對運動數據進行處理，被控對象的數學模型描述如下：

其中X(s)為被控對象位移的傳遞函數、V(s)為被控對象驅動電壓的傳遞函數，K為被控對象的增益、T_m為被控對象的機械時間常數、T_e為被控對象的電氣時間常數，s為拉氏算子；

時域擬合函數lsqcurvefit()對被控對象的運動數據處理后可以得到被控對象數學模型的模型參數：k、T_m和T_e，并將被控對象的模型參數進行顯示；

頻域響應步驟：主機發送頻域響應指令給運動控制板卡，當運動控制板卡查詢到有頻域響應指令輸入時，則控制被控對象從低頻到高頻進行搖擺運動，并記錄被控對象的運動數據，記錄完成后將運動數據發送給主機，主機接收完成后，利用Matlab頻域擬合函數FqScan2Bode()對運動數據進行處理，得到被控對象的頻域特性并將被控對象的頻域響應曲線進行顯示；

斷開步驟：當對運動控制系統的每個自由度調試完成后，點擊控制系統調試軟件的斷開按鈕，主機會連續向運動控制板卡發送斷開連接指令，如果運動控制板卡正常接收到斷開連接指令，則會向主機發送斷開成功標志指令，主機接收到斷開成功標志指令后控制系統調試軟件會提示斷開成功。

2.如權利要求1所述的多自由度運動控制系統調試方法，其特征在于，連接通信步驟中，主機與運動控制板卡是通過串口進行通信，如果通信發生錯誤，一段時間內運動控制板卡不能正常收到主機發送的連接標志指令并且不能給主機回復連接成功標志指令，則控制系統調試軟件會提示連接失敗，需重新配置串口通信模塊或檢查硬件連接。

3.如權利要求1所述的多自由度運動控制系統調試方法，其特征在于，在控制系統調試軟件的軌跡規劃模塊設計貼近實際應用的軌跡規劃指令，主機將軌跡規劃指令通過串口發送給運動控制板卡，運動控制板卡控制被控對象執行該軌跡規劃指令，并將該軌跡規劃指令下的運動數據發送給主機，操作者可以通過運動數據的穩定性、誤差大小等指標判斷前面設計的運動參數是否符合要求。

4.如權利要求1所述的多自由度運動控制系統調試方法，其特征在于，時域響應步驟，還包括在主機的控制系統調試軟件的時域響應設置模塊設置時域響應指令，并由主機通過串口發送時域響應指令給運動控制板卡。

5.如權利要求1所述的多自由度運動控制系統調試方法，其特征在于，時域響應步驟中，控制系統調試軟件將被控對象數學模型的模型參數：k、T_m和Te顯示在模型結果模塊，同時將被控對象的時域響應曲線顯示在控制系統調試軟件的時域響應示波器模塊上。

6.如權利要求1所述的多自由度運動控制系統調試方法，其特征在于，頻域響應步驟還包括，在控制系統調試軟件的頻域響應設置模塊設置頻域響應指令，并由主機通過串口發送給運動控制板卡。

7.如權利要求1所述的多自由度運動控制系統調試方法，其特征在于，被控對象的頻域響應曲線在控制系統調試軟件的頻域響應示波器模塊上。