一种电子式动态试验机测控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电子式动态试验机测控系统，所述电子式动态试验机测控系统包括计算机和多个测控装置。计算机内部装有上位机软件，用于实时接收来自动态控制器以太网上送的数据，不同通道的各种不同波形的PID参数由上位机软件进行保存，其可根据不同通道、不同波形、不同频率、不同幅值进行PID参数智能识别、模糊处理以及在线下发应用，从而减少了现场调定参数过程的复杂性。另外本发明专利技术将测控频率和通信频率区分，动态控制器按照预设的采集周期采集伺服电机光电编码器以及力传感器的反馈数据，根据预设的发送周期将采集到的反馈数据统一上传至计算机进行处理从而提升了硬件的执行效率。执行效率。执行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种电子式动态试验机测控系统


[0001]本专利技术涉及试验机测控领域，属于一种电子式动态试验机测控系统。

技术介绍

[0002]目前，大部分动态试验机在进行试验的时候，都采用同步采集和发送的模式以对测控设备进行有效的反馈控制。当频率较高时，虽然测控精度得到提升，但系统负荷大，测控精度低，反之，当频率较低时，虽然系统负荷得到了缓解，但不可避免地测控精度难以得到保证，两者极难达到平衡，通常只能根据任务需求倾向其中一种效果，硬件执行效率极低。
[0003]另外，部分研究人员提出设置多条测控通道进行同步测控，然而该类型的试验机存在现场调定参数过程的复杂的问题，通道数越多，测试项目类型越多，参数调定过程的复杂度增长幅度越大。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种硬件的执行效率高，可自动识别和生成参数的电子式动态试验机测控系统。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种电子式动态试验机测控系统，所述电子式电动试验机测控系统包括：
[0007]计算机，其内部安装有上位机软件；
[0008]至少一组测控装置，每组测控装置构成一路测控通道，每组测控装置均包括动态控制器、水平安装在试验台上的力传感器，以及依次连接的伺服电机驱动器、伺服电机编码器和伺服电机，伺服电机的电缸竖直悬置在力传感器上方，在伺服电机驱动器的作用下竖直移动，力传感器和伺服电机驱动器均与动态控制器连接；动态控制器的内部安装有嵌入式软件，通过以太网与计算机进行通信连接；
[0009]所述上位机软件内设置有用于保存所有测控通道对应的多种动态波形的PID参数的PID参数数据库，计算机接收外部导入的实验项目，解析得到该实验项目对应的目标测控通道、动态波形、波形频率和波形幅值，结合PID参数数据库自动识别得到对应的PID参数，对识别结果进行模糊处理后生成对应的动态控制参数，将动态控制参数下发至动态控制器；
[0010]所述动态控制器根据计算机下发结果为对应的测控通道设置对应的PID参数，采用前馈和PID智能控制算法生成对应的动态波形以对伺服电机的工作状态进行调整，并且按照预设的采集周期采集伺服电机和力传感器的反馈数据，根据预设的发送周期将采集到的反馈数据统一上传至计算机进行处理，测控过程中动态控制器自身不保存PID参数；所述发送周期大于所述采集周期。
[0011]进一步地，所述嵌入式软件还用于：
[0012]在所述测控系统上电时进行自检；
[0013]在测控过程中，生成用于控制伺服电机的动态波形，根据预设的采集周期动态采集测控通道反馈的AD值和脉冲信号，以及根据预设的发送周期对测控系统进行异常诊断处理，将异常诊断结果和该发送周期内的采集结果整合成当前发送周期的上送数据发送至计算机。
[0014]进一步地，所述动态控制器的脉冲发生方式在识别到特征点后自动进入脉冲频率重新初始化生成并对PID参数进行实时调节，以发送下一周期的脉冲波形并更新对应的脉冲频率值。
[0015]所述动态控制器在识别到特征点后自动进入对PID参数进行实时调节，以发送下一周期的脉冲波形并更新对应的脉冲频率值。
[0016]进一步地，所述动态控制器生成的目标波形类别包括且不限于方波、正弦波、锯齿波和三角波。
[0017]进一步地，在处理方波阶跃波形时，所述动态控制器将方波的上升和下降过程分别等效成正弦波的上升和下降过程，并进行波形参数归一化处理。
[0018]进一步地，所述计算机接收外部导入的实验项目，解析得到该实验项目对应的测控通道、动态波形、波形频率和波形幅值，结合PID参数数据库自动识别得到对应的PID参数，对识别结果进行模糊处理后生成对应的动态控制参数，将动态控制参数下发至动态控制器的过程包括以下步骤：
[0019]S1，利用上位机软件将外部导入的实验项目进行拆分解析，得到对应的测控通道、动态波形、波形频率和波形幅值；结合PID参数数据库自动识别得到对应的PID参数，对识别结果进行模糊处理后生成对应的动态控制参数，所述动态控制参数包括PID各项参数、前馈量、饱和值和PID参数分段门限；
[0020]S2，上位机软件根据预先设定的参数地址协议，将步骤S1中识别得到的动态控制参数发送至对应的地址进行参数更新；
[0021]S3，动态控制器内的嵌入式软件接收上位机软件发送的动态控制参数，在参数界面内进行基本安全识别后即时进行参数的更新应用。
[0022]进一步地，所述计算机通过静态加载方式将目标控制通道记载到动态波形进入的码值初始值并进入持荷状态；
[0023]所述动态控制器在持荷状态下接收计算机下发的动态控制参数，进入动态控制过程。
[0024]进一步地，所述动态控制器根据计算机下发结果为对应的测控通道设置对应的PID参数，采用前馈和PID智能控制算法生成对应的动态波形以对伺服电机的工作状态进行调整。
[0025]进一步地，所述动态控制器按照预设的采集周期采集伺服电机和力传感器的反馈数据，根据预设的发送周期将采集到的反馈数据统一上传至计算机进行处理，包括：
[0026]对于模拟通道，采用m路同步采样，每隔一个时间片T
tick
进行x次重复采样，每次采样的AD值计为AD[n][x]，n为通道值，x为采样点，通道n的采样滤波值ADave[n]＝∑AD[n][x]/x；将处理得到的当前ADave[n]按照时间先后顺序依次存到全局变量数组队列中，在AD采样得到数值后同时进行上送数据队列内数据的逐个字节赋值操作；
[0027]对于数字脉冲通道，采用d路同步采样，每隔一个时间片T
tick
进行1次采集，每次采
样的POS值计为POS[n]，n为通道值；将处理得到的当前POS[n]按照时间先后顺序依次存到全局变量数组队列中，在脉冲采样得到数值后同时进行上送数据队列内数据的逐个字节赋值操作；
[0028]按照固定时间周期T
p
对报头、检验码、系统状态和异常状态进行维护，将已保存有AD[n][x]和POS[n]的数据按照报头、校验码、系统状态、异常状态、按照T
tick
先后时间顺序排列的AD[n][x]和按照T
tick
先后时间顺序排列的POS[n]的规则进行处理后生成当前上传周期的上送数据数组，采用以太网发送至计算机进行处理。
[0029]进一步地，所述上位机软件还用于：
[0030]在系统上电后进行自检，并且连接动态控制器读取动态控制器内部保存的运行参数，将读取结果与自身保存的运行参数进行核对校验，在自检和动态控制器校验通过后将自身和动态控制器均切换成READY状态等待测控指令；
[0031]对测控实验过程进行系统参数设置和过程控制，以及异常处理、试验报表输出；
[0032]通过图形化界面显示系统参数、过程控制参数和测控结果数据。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子式动态试验机测控系统，其特征在于，所述电子式动态试验机测控系统包括：计算机，其内部安装有上位机软件；至少一组测控装置，每组测控装置构成一路测控通道，每组测控装置均包括动态控制器、水平安装在试验台上的力传感器，以及依次连接的伺服电机驱动器、伺服电机编码器和伺服电机，伺服电机的电缸竖直悬置在力传感器上方，在伺服电机驱动器的作用下竖直移动，力传感器和伺服电机驱动器均与动态控制器连接；动态控制器的内部安装有嵌入式软件，通过以太网与计算机进行通信连接；所述上位机软件内设置有用于保存所有测控通道对应的多种动态波形的PID参数的PID参数数据库，计算机接收外部导入的实验项目，解析得到该实验项目对应的目标测控通道、动态波形、波形频率和波形幅值，结合PID参数数据库自动识别得到对应的PID参数，对识别结果进行模糊处理后生成对应的动态控制参数，将动态控制参数下发至动态控制器；所述动态控制器根据计算机下发结果为对应的测控通道设置对应的PID参数，采用前馈和PID智能控制算法生成对应的动态波形以对伺服电机的工作状态进行调整，并且按照预设的采集周期采集伺服电机和力传感器的反馈数据，根据预设的发送周期将采集到的反馈数据统一上传至计算机进行处理，测控过程中动态控制器自身不保存PID参数；所述发送周期大于所述采集周期。2.根据权利要求1所述的电子式动态试验机测控系统，其特征在于，所述嵌入式软件还用于：在所述测控系统上电时进行自检；在测控过程中，生成用于控制伺服电机的动态波形，根据预设的采集周期动态采集测控通道反馈的AD值和脉冲信号，以及根据预设的发送周期对测控系统进行异常诊断处理，将异常诊断结果和该发送周期内的采集结果整合成当前发送周期的上送数据发送至计算机。3.根据权利要求1所述的电子式动态试验机测控系统，其特征在于，所述动态控制器的脉冲发生方式在识别到特征点后自动进入脉冲频率重新初始化生成并对PID参数进行实时调节，以发送下一周期的脉冲波形并更新对应的脉冲频率值。4.根据权利要求1
‑
3任意一项中所述的电子式动态试验机测控系统，其特征在于，所述动态控制器生成的目标波形类别包括且不限于方波、正弦波、锯齿波和三角波。5.根据权利要求4任意一项中所述的电子式动态试验机测控系统，其特征在于，在处理方波阶跃波形时，所述动态控制器将方波的上升和下降过程分别等效成正弦波的上升和下降过程，并进行波形参数归一化处理。6.根据权利要求1
‑
3任意一项中所述的电子式动态试验机测控系统，其特征在于，所述计算机接收外部导入的实验项目，解析得到该实验项目对应的测控通道、动态波形、波形频率和波形幅值，结合PID参数数据库自动识别得到对应的PID参数，对识别结果进行模糊处理后生成对应的动态控制参数，将动态控制参数下发至动态控制器的过程包括以下步骤：S1，利用上位机软件将外部导入的实验项目进行拆分解析，得到对应的测控通道、动态波形、波形频率和波形幅值；结合PID参数数据库自动识别得到对应的PID参数，对识别结果进行模糊处理后生成对应的动态控制参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓，陈海生，张海鑫，
申请(专利权)人：苏州时空石智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：