[发明专利]一种转台频率响应测试装置

说明书

技术领域

 本发明属于测试技术领域，具体涉及一种转台频率响应的测试。本发明适用于光电跟踪转台或其他电机驱动转台频率响应测试。

背景技术

对转台等被控对象的频率响应进行测试，从而获得系统频域里的数学模型，为伺服控制体系和算法设计提供基础，这种方式广泛地被应用在光电跟踪转台、数控机床和遥控转台等伺服系统设计。根据频率响应测试的原理，输入一系列的多频率、等幅值的正弦信号到被测系统，再采集被测系统的稳态输出信号；根据输入信号和稳态输出信号，信号分析算法计算出每个频率点信号的对数增益值和相位差值。电机驱动转台所采用的电机驱动器或功率放大器种类多样，在建立完整的数学模型时，需要将驱动器或功率放大器，甚至是将数字控制器的频率响应特性考虑在内；其输入的激励信号模式种类繁多，比如数字信号、模拟信号和PWM信号；相应的，输出的信号模式也存在多样性。现有的动态响应分析仪通常采用外部输入模拟信号以及采集模拟信号的模式，导致系统局限于模拟系统；《计算机测量与控制》期刊上《现代运动控制系统的数字式频响测试方法》论文中设计的频率响应测试方法，采用计算机来输出、采集和分析频率响应信号，其只能分析和处理数字信号；在多种类的转台系统中，两种方法应用范围受到限定。

发明内容

为了满足测试转台输入信号和输出信号的多样性和频率响应测试的灵活性需求，本发明提供一种基于DSP和MATLAB程序的转台频率响应测试装置。

本发明提供的频率响应测试装置具有一个信号发生与采集部件和一个与该部件通过周立功公司研制的USB转CAN模块连接的计算机。信号发生与采集部件的硬件由可执行程序的DSP处理器，串口RS-422驱动器，CAN2.0驱动器，复杂可编程逻辑器件，PWM信号驱动器，数模转换(DA)器件和模数转换(AD)器件组成。运行在可执行程序的DSP处理器上的软件通过初始化过程完成自身CAN模块配置，与CAN2.0驱动器组成第一CAN通信接口，通过此CAN通信接口接收外部控制命令，配置自身相应功能模块；与两个串口RS-422驱动器，CAN2.0驱动器，复杂可编程逻辑器件，PWM信号驱动器，DA器件和AD器件分别组成两个串口通信接口，第二CAN通信接口，PWM信号接口，DA接口，AD接口。根据设置命令，装置提供多种激励信号输出模式：PWM信号，模拟信号，串口数字信号和CAN数字信号；相应的提供了模拟信号，串口数字信号和CAN数字信号输入采集模式；装置具备宽测试频率范围和四档测试频率点间隔供选择，如有需求可以通过命令指定频率点测试。装置同步采集测试系统稳态响应信号和激励信号并转换为统一制式的数字信息，通过第一CAN通信接口将数字信息发送到计算机上；同时对测试信号的有效性进行判断，并输出提示信息。计算机通过USB转CAN模块与信号发生与采集部件的第一CAN通信接口连接，利用USB转CAN模块的数据采集软件接收和存储数字信息，在计算机上运行的MATLAB信号分析程序将自动对数字信息进行解析和分析计算，自动判断数据的有效性，并进行清零处理，并输出可视化的对数频率响应特性曲线。

为了产生多种模式的激励信号和采集多种模式的稳态响应信号，运行在可执行程序的DSP处理器上的软件执行如下步骤：

a.初始化DSP处理器中的CPU定时器、GPIO、SCI、CAN、PWM和XINTF模块，初始化可执行程序中的变量，配置和使能DSP处理器中的第一CAN通信接口； 

b.等待第一CAN通信接口接收控制命令；

c.判断接收命令有效，如无效转入步骤b；

d.解析接收命令，根据命令配置PWM，SCI和CAN模块，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，判断是否等待超时，如果超时转入步骤b，如果没有超时，继续等待，超时计数器加一；当接收到操作命令后，判断操作命令是否有效，如果无效继续等待；

f.判断操作命令是启动命令，如果不是则转入步骤h；

g.计算输出激励信号序列值，并在相应接口输出激励信号，同时在相应输入接口采集被测系统稳态响应信号，将激励信号和响应信号转换为统一制式信息，通过第一CAN通信接口发送到计算机，并统计信息的有效性，清除超时计数器，转入步骤e；

h.判断操作命令是重设命令，如果是转入步骤b；

i.判断操作命令是退出测试命令，如果不是，转入步骤j；如果是退出命令判断测试信号是否有效，如果无效，输出提示信息，并转入步骤k；如果有效，直接转入步骤k；