本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種轉(zhuǎn)臺頻率響應(yīng)測試裝置，包括信號發(fā)生與采集部件和運行信號分析MATLAB程序的計算機(jī)兩部分。使用時，將信號發(fā)生與采集部件的激勵信號輸出端和穩(wěn)態(tài)信號輸入端與被測系統(tǒng)連接，第一CAN通信接口通過USB轉(zhuǎn)CAN模塊與計算機(jī)連接；根據(jù)測試對象的特性和測試需求，通過CAN通信口設(shè)置測試激勵信號的幅值和頻率，測試頻率點間隔，以及測試信號的輸出模式；在不添加任何傳感器情況下，利用被測系統(tǒng)本身自帶的傳感器，采集模擬的或數(shù)字的被測系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)信號；對測試的信號有效性自動判斷，并輸出提示信息。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)提供了一種轉(zhuǎn)臺頻率響應(yīng)測試裝置，包括信號發(fā)生與采集部件和運行信號分析MATLAB程序的計算機(jī)兩部分。使用時，將信號發(fā)生與采集部件的激勵信號輸出端和穩(wěn)態(tài)信號輸入端與被測系統(tǒng)連接，第一CAN通信接口通過USB轉(zhuǎn)CAN模塊與計算機(jī)連接；根據(jù)測試對象的特性和測試需求，通過CAN通信口設(shè)置測試激勵信號的幅值和頻率，測試頻率點間隔，以及測試信號的輸出模式；在不添加任何傳感器情況下，利用被測系統(tǒng)本身自帶的傳感器，采集模擬的或數(shù)字的被測系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)信號；對測試的信號有效性自動判斷，并輸出提示信息。【專利說明】一種轉(zhuǎn)臺頻率響應(yīng)測試裝置
本專利技術(shù)屬于測試
，具體涉及一種轉(zhuǎn)臺頻率響應(yīng)的測試。本專利技術(shù)適用于光電跟蹤轉(zhuǎn)臺或其他電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)臺頻率響應(yīng)測試。
技術(shù)介紹
對轉(zhuǎn)臺等被控對象的頻率響應(yīng)進(jìn)行測試，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)計提供基礎(chǔ)，這種方式廣泛地被應(yīng)用在光電跟蹤轉(zhuǎn)臺、數(shù)控機(jī)床和遙控轉(zhuǎn)臺等伺服系統(tǒng)設(shè)計。根據(jù)頻率響應(yīng)測試的原理，輸入一系列的多頻率、等幅值的正弦信號到被測系統(tǒng)，再采集被測系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出信號；根據(jù)輸入信號和穩(wěn)態(tài)輸出信號，信號分析算法計算出每個頻率點信號的對數(shù)增益值和相位差值。電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)臺所采用的電機(jī)驅(qū)動器或功率放大器種類多樣，在建立完整的數(shù)學(xué)模型時，需要將驅(qū)動器或功率放大器，甚至是將數(shù)字控制器的頻率響應(yīng)特性考慮在內(nèi)；其輸入的激勵信號模式種類繁多，比如數(shù)字信號、模擬信號和PWM信號；相應(yīng)的，輸出的信號模式也存在多樣性。現(xiàn)有的動態(tài)響應(yīng)分析儀通常采用外部輸入模擬信號以及采集模擬信號的模式，導(dǎo)致系統(tǒng)局限于模擬系統(tǒng)；《計算機(jī)測量與控制》期刊上《現(xiàn)代運動控制系統(tǒng)的數(shù)字式頻響測試方法》論文中設(shè)計的頻率響應(yīng)測試方法，采用計算機(jī)來輸出、采集和分析頻率響應(yīng)信號，其只能分析和處理數(shù)字信號；在多種類的轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)中，兩種方法應(yīng)用范圍受到限定。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了滿足測試轉(zhuǎn)臺輸入信號和輸出信號的多樣性和頻率響應(yīng)測試的靈活性需求，本專利技術(shù)提供一種基于DSP和MATLAB程序的轉(zhuǎn)臺頻率響應(yīng)測試裝置。 本專利技術(shù)提供的頻率響應(yīng)測試裝置具有一個信號發(fā)生與采集部件和一個與該部件通過周立功公司研制的USB轉(zhuǎn)CAN模塊連接的計算機(jī)。信號發(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)動器，CAN2.0驅(qū)動器，復(fù)雜可編程邏輯器件，PWM信號驅(qū)動器，數(shù)模轉(zhuǎn)換(DA)器件和模數(shù)轉(zhuǎn)換(AD)器件組成。運行在可執(zhí)行程序的DSP處理器上的軟件通過初始化過程完成自身CAN模塊配置，與CAN2.0驅(qū)動器組成第一 CAN通信接口，通過此CAN通信接口接收外部控制命令，配置自身相應(yīng)功能模塊；與兩個串口 RS-422驅(qū)動器，CAN2.0驅(qū)動器，復(fù)雜可編程邏輯器件，PWM信號驅(qū)動器，DA器件和AD器件分別組成兩個串口通信接口，第二 CAN通信接口，PWM信號接口，DA接口，AD接口。根據(jù)設(shè)置命令，裝置提供多種激勵信號輸出模式:PWM信號，模擬信號，串口數(shù)字信號和CAN數(shù)字信號；相應(yīng)的提供了模擬信號，串口數(shù)字信號和CAN數(shù)字信號輸入采集模式；裝置具備寬測試頻率范圍和四檔測試頻率點間隔供選擇，如有需求可以通過命令指定頻率點測試。裝置同步采集測試系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)信號和激勵信號并轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一制式的數(shù)字信息，通過第一 CAN通信接口將數(shù)字信息發(fā)送到計算機(jī)上；同時對測試信號的有效性進(jìn)行判斷，并輸出提示信息。計算機(jī)通過USB轉(zhuǎn)CAN模塊與信號發(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數(shù)字信息，在計算機(jī)上運行的MATLAB信號分析程序?qū)⒆詣訉?shù)字信息進(jìn)行解析和分析計算，自動判斷數(shù)據(jù)的有效性，并進(jìn)行清零處理，并輸出可視化的對數(shù)頻率響應(yīng)特性曲線。 為了產(chǎn)生多種模式的激勵信號和采集多種模式的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)信號，運行在可執(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定時器、GP1、SC1、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，如果超時轉(zhuǎn)入步驟b，如果沒有超時，繼續(xù)等待，超時計數(shù)器加一；當(dāng)接收到操作命令后，判斷操作命令是否有效，如果無效繼續(xù)等待；f.判斷操作命令是啟動命令，如果不是則轉(zhuǎn)入步驟h;g.計算輸出激勵信號序列值，并在相應(yīng)接口輸出激勵信號，同時在相應(yīng)輸入接口采集被測系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)信號，將激勵信號和響應(yīng)信號轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一制式信息，通過第一 CAN通信接口發(fā)送到計算機(jī)，并統(tǒng)計信息的有效性，清除超時計數(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;1.判斷操作命令是退出測試命令，如果不是，轉(zhuǎn)入步驟j;如果是退出命令判斷測試信號是否有效，如果無效，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 ；j.判斷操作命令是停止測試命令，如果不是，轉(zhuǎn)入步驟e ;如果是停止命令，繼續(xù)判斷信號是否有效，如果無效，輸出提示信息；繼續(xù)判斷是否單點頻率測試，如果是則轉(zhuǎn)入步驟k,如果不是轉(zhuǎn)入步驟e ；k.程序終止。 運行在計算機(jī)上的MATLAB信號分析程序?qū)?shù)字信號自動解碼、分析計算，并生成可視化頻率響應(yīng)特性曲線，其執(zhí)行如下步驟:A.清除工作空間，初始化變量；B.讀取測試次數(shù)；C.判斷分析次數(shù)小于測試次數(shù)，如果不滿足則轉(zhuǎn)入步驟H;D.讀取數(shù)字信息，對信息進(jìn)行解碼，生成激勵信號序列和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)信號序列數(shù)據(jù)對；E.判斷數(shù)據(jù)的有效性，如果無效，轉(zhuǎn)入步驟G;F.計算對應(yīng)當(dāng)前頻率點的對數(shù)增益值和激勵信號與穩(wěn)態(tài)響應(yīng)信號之間的相位差，將對數(shù)增益值和相位差值存入緩沖區(qū)，轉(zhuǎn)入步驟C ；G..對該點的對數(shù)增益值和相位差值進(jìn)行清零處理；H.按照頻率點與增益值和相位差值確定的坐標(biāo)，輸出可視化的對數(shù)頻率響應(yīng)特性曲線，并退出程序。 本專利技術(shù)具有以下特點:1.根據(jù)測試對象的特性和測試需求，可通過CAN通信口設(shè)置測試激勵信號的幅值和頻率，測試頻率點間隔，以及測試信號的輸出模式；裝置在不添加任何傳感器情況下，利用被測系統(tǒng)本身自帶的傳感器，采集模擬的或數(shù)字的被測系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)信號；對測試的信號有效性自動判斷，并輸出提示信息。2.測試的激勵信號和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)后，MATLAB信號分析程序自動對數(shù)字信息進(jìn)行解析，計算出每個頻率點對數(shù)增益值和相位差值，自動判斷數(shù)據(jù)的有效性，并進(jìn)行清零處理；并輸出可視化的對數(shù)頻率響應(yīng)特性曲線。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1為本專利技術(shù)裝置工作示意圖；圖2為本專利技術(shù)裝置中的信號發(fā)生與采集部件核心板示意圖；圖3為本專利技術(shù)裝置中的信號發(fā)生與采集部件的軟件流程圖；圖4為本專利技術(shù)裝置中的MATLAB信號分析程序流程圖。 具體實施方法下面將結(jié)合附圖和實施例對本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。 圖1為本專利技術(shù)的轉(zhuǎn)臺頻率響應(yīng)測試裝置的工作示意圖。如圖1所示，在使用時，本專利技術(shù)的轉(zhuǎn)臺頻率響應(yīng)測試裝置110的信號發(fā)生與采集部件111的激勵信號輸出接口與被測系統(tǒng)的激勵信號輸入端口連接，輸入本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種轉(zhuǎn)臺頻率響應(yīng)測試裝置，其特征在于：所述測試裝置（110）由信號發(fā)生與采集部件（111）和計算機(jī)（112）組成；在使用時，信號發(fā)生與采集部件（111）的激勵信號輸出接口與被測系統(tǒng)的激勵信號輸入端口連接，被測系統(tǒng)（130）的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)信號輸入到信號發(fā)生與采集部件（111）的輸入采集端口；信號發(fā)生與采集部件（111）通過USB轉(zhuǎn)CAN模塊（121）與計算機(jī)（112）連接，通過計算機(jī)（112）上運行的USB轉(zhuǎn)CAN模塊數(shù)據(jù)采集程序，輸入控制命令到信號發(fā)生與采集部件（111），根據(jù)測試對象設(shè)置激勵信號輸出模式為PWM信號，模擬信號，串口數(shù)字信號和CAN數(shù)字信號等；相應(yīng)的提供了模擬信號，串口數(shù)字信號和CAN數(shù)字信號輸入采集模式。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：向?qū)W輔，董琦昕，劉啟輝，駱云志，萬海兵，馬永逸，李永成，周建平，李炎，
申請(專利權(quán))人：四川省綿陽西南自動化研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51
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