[發(fā)明專利]多自由度運動控制系統(tǒng)調試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710895286.8
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107807880B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)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

本發(fā)明涉及一種在多自由度運動控制應用背景下的控制系統(tǒng)調試方法，它解決現(xiàn)有運動控制系統(tǒng)調試復雜、被控對象模型辨識不準等問題。本發(fā)明中控制系統(tǒng)調試軟件利用Matlab/Gui實現(xiàn)，控制系統(tǒng)調試軟件安裝在主機上，主機與運動控制板卡通過串口進行數據傳輸。主機可以發(fā)送時域響應命令、發(fā)送頻域響應命令、發(fā)送運動參數、根據運動控制板卡反饋的運動控制系統(tǒng)的時域數據和頻域數據利用Matlab函數得到被控對象的數學模型和頻域特性、設定被控對象運動時的軌跡規(guī)劃；運動控制板卡可以根據主機發(fā)送的時域響應和頻域響應命令讓被控對象執(zhí)行相應動作、向主機反饋被控對象運動數據、接收主機發(fā)送的運動參數、接收主機發(fā)送的軌跡規(guī)劃命令。

技術領域

本發(fā)明適用于多自由度運動控制領域，尤其是涉及了一種自動化程度高、操作難度低、準確率高的基于Matlab/Gui的多自由度運動控制系統(tǒng)調試方法。

背景技術

現(xiàn)有運動控制系統(tǒng)的調試方法都是更改運動控制板卡中的程序，來控制被控對象運動從而獲得被控對象的運動特性，進而根據被控對象的運動特性設計運動參數。在這個過程中運動控制板卡中的程序會被多次修改，不利于運動控制板卡的標準化，而且獲得的被控對象的運動數據只能進行人工處理，操作復雜，準確性低。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種自動化程度高、操作難度低、準確率高的基于Matlab/Gui的多自由度運動控制系統(tǒng)調試方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：提供一種多自由度運動控制系統(tǒng)調試方法，基于Matlab/Gui實現(xiàn)，包括如下步驟：

連接通信步驟，主機連續(xù)向運動控制板卡發(fā)送連接標志指令，如果運動控制板卡正常收到主機發(fā)送的連接標志指令則給主機回復連接成功標志指令，控制系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(tǒng)的每個自由度調試完成后，點擊控制系統(tǒng)調試軟件的斷開按鈕，主機會連續(xù)向運動控制板卡發(fā)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(fā)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(tǒng)調試軟件會提示斷開成功。

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(fā)生錯誤，一段時間內運動控制板卡不能正常收到主機發(fā)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(tǒng)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。