一种多轴多通道联动运动控制系统的动态仿真测试方法，涉及工业自动化领域，本发明专利技术实现可自动协助设计人员分析各通道各轴向控制系统的工作状态及相互间协调关系和性能指标，给出复杂运动控制系统全面准确的仿真分析数据和测试结果。本方法由高速计算机系统、电子负载电路、多路实时信号采集电路、高速传输电路、FPGA控制分析电路、串口通讯电路和高速计算机组成仿真测试系统。运动控制信号经过电子负载电路和多路实时信号采集电路进入FPGA控制分析电路形成控制信息后通过高速传输电路发送给高速计算机，高速计算机通过对控制信息的分析得到各运动轴间的工作时序、速度匹配和工作状态。本发明专利技术为多轴运动控制系统提供高效准确的测试手段。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业自动化领域，具体涉及对多轴或多通道运动控制系统的动态仿真检测技术。
技术介绍
运动控制技术已经成为制造业数字化、工业现代化和生产过程自动化产业的主体，是推动新的工业技术革命的关键技术。对运动控制的仿真检测多采用数学仿真，物理仿真，半实物仿真等几种方式。数学仿真是以数学方程式相似为基础的仿真方法，它是用数学式来表示被仿真的对象。在计算机上对系统的数学模型进行试验的技术，又称计算机仿真。 物理仿真即建造与实际动力学准则相似而缩尺的模型设备，装上真实的运动控制器，在接近真实的条件下进行运动控制试验。半实物仿真是将控制器(实物)与在计算机上实现的控制对象的仿真模型(见数学仿真)联接在一起进行试验的技术。在这种试验中，控制器的动态特性、静态特性和非线性因素等都能真实地反映出来，因此它是一种更接近实际的仿真试验技术。这种仿真技术可用于修改控制器设计(即在控制器尚未安装到真实系统中之前，通过半实物仿真来验证控制器的设计性能，若系统性能指标不满足设计要求，则可调整控制器的参数，或修改控制器的设计)，同时也广泛用于产品的修改定型、产品改型和出厂检验等方面。本专利技术即属于一种半实物仿真。目前，国内运动控制器的半实物仿真主要集中在船舶制造和飞机制造等领域，如船舶运动控制硬件在环仿真系统及其工作方法，包括船舶运动控制器、船舶运动仿真系统和远程控制与监测系统。各项专利技术专利均针对具体某一型号的产品或特定领域，通用的针对多轴(通道)联动的运动控制仿真还属首次。
技术实现思路
本专利技术提供一种多轴多通道联动运动控制动态仿真测试方法，本专利技术针对多轴多通道联动的运动控制进行动态仿真测试，实现可自动协助设计人员分析各通道各轴向控制系统的工作状态及相互间协调关系和性能指标，给出复杂运动控制系统全面准确的仿真分析数据和测试结果。，该方法由以下步骤实现步骤一、将多轴多通道联动运动控制系统动态仿真测试系统的电子负载接口和仿真测试闭环串行通讯电路接口分别与多轴多通道联动运动控制系统的输出端和信号回馈端连接；步骤二、多轴多通联动运动控制系统输出运动控制信号经多轴多通道联动运动控制动态仿真测试系统的电子负载接口传送至电子负载电路，多路实时信号采集电路对经过电子负载电路的运动控制信号进行采集，获得数字化的运动控制信号；步骤三、多路实时信号采集电路将步骤二获得的数字运动控制信号传送至FPGA 控制分析电路，所述FPGA控制分析电路获得多轴多通道联动运动控制系统的控制信息，并将所述控制信息打包后通过高速传输电路传送至高速计算机；步骤四、高速计算机对步骤三获得打包的控制信息进行逻辑分析，确定多轴多通道联动运动控制系统的编码器信息、各个轴间的协调工作时序、速度匹配和工作状态信息， 然后对控制信息进行显示、记录和存储；并实时监测多轴多通道联动运动控制系统各个通道的工作状态。本专利技术的工作原理本专利技术所述方法首先完成多轴多通道联动运动控制动态仿真测试系统的设计，该系统是由高速计算机系统、电子负载电路、多路实时信号采集电路、高速传输电路、现场可编程门阵列(FPGA)控制分析电路、串口通讯电路和高速计算机组成的仿真测试系统。运动控制信号经过电子负载电路和多路实时信号采集电路，进入FPGA控制分析电路形成控制信息，控制信息主要包括控制信号的脉冲数、幅值、频率和相位等信息； 通过高速传输电路发送给高速计算机，高速计算机通过对控制信息的分析得到各运动轴间的工作时序、速度匹配和工作状态。本专利技术的有益效果一、本专利技术采用动态仿真测试手段，定量地分析多轴多通道、各轴间的协调工作时序、速度匹配和工作状态等运动控制系统的误差及偏离，为多轴运动控制系统提供高效准确的测试手段。二、当多轴多通道联动运动控制系统出现工作异常时，通过本专利技术所述的方法，可迅速准确地定位或排除多轴多通道联动运动控制系统中出现的问题，有效地减少排查故障的时间。附图说明图1为本专利技术所述的多轴多通道联动运动控制系统的动态仿真测试方法中多轴多通道联动运动控制动态仿真测试系统与多轴多通道联动运动控制系统的连接关系示意图；图2为本专利技术所述的多轴多通道联动运动控制系统的动态仿真测试方法中多轴多通道联动运动控制动态仿真测试系统的装置结构图；图3为本专利技术所述的多轴多通道联动运动控制系统的动态仿真测试方法中多轴多通道联动运动控制动态仿真测试系统的电路图；图4为本专利技术所述的多轴多通道联动运动控制系统的动态仿真测试方法的软件模块结构图。图中1、多轴通道联动运动控制系统，2、多轴多通道联动运动控制动态仿真测试系统，3、输出端，4、电子负载接□，5、信号回馈端，6、仿真测试闭环串行通讯电路接□，7、第一控制箱，8、第一开关，9、第一开关电源，10、第一散热风扇，11、采集板，12、接口板，13、第二控制箱，14、第二开关，15、第二开关电源，16、第二散热风扇，17、负载板，18、高速计算机， 19、PCI板卡，20、电机负载模拟电路，21、分压电路，22、采集电路，23、FPGA控制分析电路， 对、编码器反馈电路，25、高速传输电路，26、电机驱动信号，27、数字化驱动信号，28、电机驱动信息，四、编码器反馈信息，30、反馈通信协议，31、用户，32、控制软件，33、RS422驱动程序，34、电子负载程序，35、数据板驱动程序，36、PCI板卡传输程序，37、控制分析程序。具体实施例方式具体实施方式一、结合图1至图4说明本实施方式，多轴多通道联动运动控制系统的动态仿真测试方法，该方法由以下步骤实现A、将多轴多通道联动运动控制动态仿真测试系统2的电子负载接口 4和仿真测试闭环串行通讯电路接口 6分别与多轴多通道联动运动控制系统1的输出端3和信号回馈端 5进行连接；B、对所述多轴通道联动运动控制系统1和多轴多通道联动运动控制动态仿真测试系统2加电工作；通过高速计算机18将本次动态仿真测试任务所需的预值、工作参数和任务限定等信息发送给FPGA控制分析电路23，并对配置电机负载的参数；多轴多通道联动运动控制系统1输出运动控制信号经多轴多通道联动运动控制动态仿真测试系统2的电子负载接口 4传送至电子负载电路，多路实时信号采集电路对经过电子负载电路的运动控制信号进行采集，获得数字化的运动控制信号；C、在FPGA控制分析电路23的控制下，通过多轴多通道联动运动控制动态仿真测试系统2中的多路实时信号采集电路，同时对经过电子负载电路的控制信号进行采集分析，获取多轴多通道联动运动控制系统1的脉冲数、幅值、频率、相位等控制信息，所述多轴多通道联动运动控制动态仿真测试系统2可通过对电子负载电路的调整，检测驱动信号的控制能力。D、FPGA控制分析电路23将获取的控制信息打包，通过高速传输电路25，经差分信号高速链路传送给高速计算机中的数据通讯卡，经过PCI总线发送到高速计算机18中。E、高速计算机18对获取的控制信号进行逻辑分析，确定多轴多通道联动运动控制系统1各个轴之间的工作时序、速度匹配和工作状态等，并对对所有信息和数据进行解析、计算、综合分析，并对多轴多通道联动运动控制系统1的控制信息进行显示、记录和存储。F、高速计算机18实时显示各轴间运动状态和信息数据；在计算机屏幕上以三维立体模型图的方式实时绘制出各轴各通道仿真测试过程的立体动画，同时，实本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种多轴多通道联动运动控制系统的动态仿真测试方法，其特征是，该方法由以下步骤实现，步骤一、将多轴多通道联动运动控制系统动态仿真测试系统（２）的电子负载接口（４）和仿真测试闭环串行通讯电路接口（６）分别与多轴多通道联动运动控制系统（１）的输出端（３）和信号回馈端（５）连接；步骤二、多轴多通联动运动控制系统（１）输出运动控制信号经多轴多通道联动运动控制动态仿真测试系统（２）的电子负载接口（４）传送至电子负载电路，多路实时信号采集电路对经过电子负载电路的运动控制信号进行采集，获得数字化的运动控制信号；步骤三、多路实时信号采集电路将步骤二获得的数字运动控制信号传送至ＦＰＧＡ控制分析电路（２３），所述ＦＰＧＡ控制分析电路（２３）获得多轴多通道联动运动控制系统（１）的控制信息，并将所述控制信息打包后通过高速传输电路（２５）传送至高速计算机（１８）；步骤四、高速计算机（１８）对步骤三获得打包的控制信息进行逻辑分析，确定多轴多通道联动运动控制系统（１）的编码器信息、各个轴间的协调工作时序、速度匹配和工作状态信息，然后对控制信息进行显示、记录和存储；并实时监测多轴多通道联动运动控制系统（１）各个通道的工作状态。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡君，吴伟平，曹小涛，王栋，李光鑫，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：82
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