一種用于伺服驅動器頻率響應的測試系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于伺服驅動器頻率響應的測試系統(tǒng)，還涉及用于伺服驅動器頻率響應的測試方法。
【背景技術】
[0002]在伺服控制系統(tǒng)中，得到系統(tǒng)的開環(huán)頻率響應和閉環(huán)頻率響應對于了解系統(tǒng)的性能、確定系統(tǒng)的控制策略具有非常重大的意義。對于伺服驅動系統(tǒng)而言，閉環(huán)頻率響應可以得到系統(tǒng)的帶寬、閉環(huán)幅頻特性峰值以及機械傳動機構的諧振頻率等反映伺服性能的特征信息。系統(tǒng)的帶寬反映了伺服系統(tǒng)對于給定值的跟蹤性能，是伺服系統(tǒng)的一個重要評價指標；閉環(huán)幅頻特性峰值反映了系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性；通常在進行伺服系統(tǒng)調試和控制參數(shù)調整時，可以通過帶寬和閉環(huán)幅頻特性峰值來評價調整后效果；機械傳動機構的諧振頻率也可以通過頻率響應測試得到，方便在伺服驅動器內采用相應的控制策略進行調整。開環(huán)頻率響應可以得到剪切頻率、穩(wěn)定裕度等系統(tǒng)內部信息，便于分析限制系統(tǒng)性能提升的原因，對于伺服系統(tǒng)的開發(fā)及其校正參數(shù)調整具有一定的指導意義。
[0003]現(xiàn)有的測試系統(tǒng)的頻率響應的工具主要有頻率分析儀和專用的伺服分析儀等設備。這些設備通常只能測量系統(tǒng)的閉環(huán)頻率響應，無法直接測量系統(tǒng)的開環(huán)頻率響應，而在系統(tǒng)的開發(fā)過程中我們更希望能夠準確得到系統(tǒng)的開環(huán)頻率響應，并且相對來說，設備成本都太高。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種用于伺服驅動器頻率響應的測試系統(tǒng)及方法，使用內部波形序列作為測試信號，注入到測試環(huán)內，通過數(shù)據(jù)處理可以直接得到伺服驅動系統(tǒng)的開環(huán)以及閉環(huán)頻率響應，同時還可以通過內部給定信號的方式來測試伺服驅動器的階躍響應特性，并且還可以通過串口或者其他通訊方式把相關數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C監(jiān)測波形，便于分析研宄。
[0005]本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下:一種用于伺服驅動器頻率響應的測試系統(tǒng)，包括伺服導航模塊、給定量模塊、伺服驅動模塊、執(zhí)行模塊、跟隨量模塊和波形生成模塊，
[0006]所述伺服導航模塊，用于對測試模式和測試內容進行選擇，將初始波形的參數(shù)發(fā)送至所述波形生成模塊中，控制其產生初始波形；還用于對波形生成模塊生成的給定量波形和跟隨量波形進行顯示；并記錄所述給定量模塊、伺服驅動模塊和跟隨量模塊發(fā)送來的各個參數(shù)；
[0007]所述給定量模塊，用于按選擇的測試模式和測試內容確定給定量參數(shù)，并通過所述伺服導航模塊發(fā)送給波形生成模塊，控制其產生給定量波形；
[0008]所述伺服驅動模塊，用于產生脈沖序列信號，并將脈沖序列信號發(fā)送至所述執(zhí)行模塊，并將所述脈沖序列信號發(fā)送至伺服導航模塊中進行保存；
[0009]所述執(zhí)行模塊，其包括動力設備，所述動力設備根據(jù)所述脈沖序列信號進行驅動；所述動力設備可為電動機；
[0010]所述跟隨量模塊，用于獲取動力設備運行中產生的跟隨量參數(shù)通過所述伺服導航模塊發(fā)送給波形生成模塊，控制其產生跟隨量波形；
[0011]所述波形生成模塊，用于根據(jù)所述初始波形序列的參數(shù)生成初始波形，當接收到所述給定量參數(shù)生成給定量波形，當接收到跟隨量參數(shù)生成跟隨量波形。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:使用內部波形序列作為測試信號，注入到測試環(huán)內，通過數(shù)據(jù)處理可以直接得到伺服驅動系統(tǒng)的開環(huán)以及閉環(huán)頻率響應，并且還可以通過串口或者其他通訊方式把相關數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C監(jiān)測波形，便于分析研宄；與傳統(tǒng)的頻率響應測試方法相比，節(jié)約了數(shù)額較大的成本，在體積上也減小了很多，只需要一個便于攜帶的能夠安裝本系統(tǒng)的平板PC即可；對于測試環(huán)境沒有特殊要求，只有一個平板PC機，能夠在各種工作現(xiàn)場隨時隨地的對系統(tǒng)進行頻率響應測試，攜帶起來非常方便；能夠實時監(jiān)測伺服運動系統(tǒng)的各種參數(shù)變化情況，產生給定量參數(shù)和跟隨量參數(shù)的波形，以便分析系統(tǒng)的頻率響應情況；同時根據(jù)分析結果在線修改與頻率響應相關的參數(shù)，提高系統(tǒng)的頻率響應情況，且簡單易懂，便于上手。
[0013]在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可以做如下改進。
[0014]進一步，所述伺服導航模塊還用于發(fā)送調整波形的幅值和頻率的數(shù)據(jù)至所述波形生成模塊，控制其調整波形。調整后的波形再通過伺服導航模塊進行顯示。
[0015]采用上述進一步方案的有益效果是:對波形進行幅值和頻率的調整，可更好的觀測波形，便于研宄實驗結果。
[0016]進一步，所述跟隨量模塊還用于將所述跟隨量參數(shù)發(fā)送至伺服驅動模塊中，形成閉環(huán)。
[0017]采用上述進一步方案的有益效果是:可調節(jié)脈沖序列信號，對形成的閉環(huán)系統(tǒng)增強穩(wěn)定性。
[0018]進一步，所述伺服驅動模塊包括用于驅動所述動力設備的伺服驅動器，所述伺服驅動器產生脈沖序列信號，所述伺服驅動器的驅動元器件為IGBT絕緣柵雙極型晶體管或IPM智能功率元器件。
[0019]進一步，所述測試內容包括電流信號、速度信號和位置信號。
[0020]進一步，所述測試內容為電流信號時，測試系統(tǒng)的測試環(huán)路為電流環(huán)，波形序列的賦值為電流給定量參數(shù)；所述測試內容為速度信號時，測試系統(tǒng)測試環(huán)路為速度環(huán)，波形序列的賦值為速度給定量參數(shù)；所述測試內容為位置信號時，測試系統(tǒng)的測試環(huán)路為位置環(huán)，波形序列的賦值為位置給定量參數(shù)。
[0021]進一步，所述測試模式包括掃頻測試模式和階躍響應測試模式，當選擇掃頻測試模式時，生成的波形為正弦波形；當選擇階躍響應測試模式時，生成的波形為階躍響應波形。
[0022]進一步，在掃頻測試模式下生成給定量正弦波形或跟隨量正弦波形的具體方法為，通過公式生成
[0023]Vref = Amp.sin (Fre.t)
[0024]其中，Vref是給定量或跟隨量的輸入?yún)?shù)；Amp是正弦序列幅值大??；Fre正弦序列頻率大小；t為生成正弦波形序列的時間，在程序中用一個通用定時器作為生成正弦波形序列時間t的時基。
[0025]本發(fā)明解決上述技術問題的另一技術方案如下:一種用于伺服驅動器頻率響應的測試方法，包括如下步驟:
[0026]步驟S1:對測試模式和測試內容進行選擇，并發(fā)送初始波形的參數(shù)；
[0027]步驟S2:根據(jù)所述初始波形的參數(shù)生成初始波形；
[0028]步驟S3:按選擇的測試模式和測試內容確定給定量參數(shù)；
[0029]步驟S4:根據(jù)所述給定量參數(shù)生成給定量參數(shù)的波形；
[0030]步驟S5:產生脈沖序列信號；
[0031]步驟S6:根據(jù)所述脈沖序列信號對驅動動力設備進行驅動；
[0032]步驟S7:獲取動力設備運行中產生的跟隨量參數(shù)；
[0033]步驟S8:根據(jù)所述跟隨量參數(shù)生成跟隨量參數(shù)的波形；
[0034]步驟S9:顯示給定量波形和跟隨量波形。
[0035]在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可以做如下改進。
[0036]進一步，還包括發(fā)送調整波形的幅值和頻率的數(shù)據(jù)，對波形進行調整的步驟，并顯示調整后的波形。
[0037]采用上述進一步方案的有益效果是:對波形進行幅值和頻率的調整，可更好的觀測波形，便于研宄實驗結果。
[0038]進一步，所述測試內容包括電流信號、速度信號和位置信號。
[0039]進一步，所述測試內容為電流信號時，測試系統(tǒng)的測試環(huán)路為電流環(huán)，波形序列的賦值為電流給定量參數(shù)；所述測試內容為速度信號時，測試系統(tǒng)測試環(huán)路為速度環(huán)，波形序列的賦值為速度給定量參數(shù)；所述測試內容為位置信號時，測試系統(tǒng)的測試環(huán)路為位置環(huán)，波形序列的賦值為位置給定量參數(shù)。
[0040]進一步，所述測試模式包括掃頻測試模式和階躍響應測試模式，當選擇掃頻測試模式時，生成的波形為正弦波形；當選擇階躍響應測試模式時，生成的波形為階躍響應波形。
[0041]采用上述進一步方案的有益效果是:使用內部正弦序列作為測試信號，注入到伺服驅動系統(tǒng)的測試環(huán)內，通過數(shù)據(jù)處理可以直接得到伺服驅動系統(tǒng)的開環(huán)以及閉環(huán)頻率響應，還可以通過內部給定信號的方式來測試伺服驅動器的階躍響應特性。
[0042]進一步，在掃頻測試模式下生成給定量正弦波形或跟隨量正弦波形的具體方法為，通過公式生成
[0043]Vref = Amp.sin (Fre.t)
[0044]其中，Vref是給定量或跟隨量的輸入?yún)?shù)；Amp是正弦序列幅值大??；Fre正弦序列頻率大小為生成正弦波形序列的時間，在程序中用一個通用定時器作為生成正弦波形序列時間t的時基。
【附圖說明】
[0045]圖1為本發(fā)明的模塊框圖；
[0046]圖2為本發(fā)明的方法流程圖；
[0047]圖3為本發(fā)明掃頻測試模式的波形圖；
[0048]圖4為本發(fā)明階躍響應測試模式的波形圖。
[0049]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0050]1、伺服導航模塊，2、給定量模塊，3、伺服驅動模塊，4、執(zhí)行模塊，5、跟隨量模塊，6、波形生成模塊。
【具體實施方式】
[0051]以下結合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0052]如圖1所示，一種用于伺服驅動器頻率響應的測試系統(tǒng)，包括伺服導航模塊1、給定量模塊2、伺服驅動模塊3、執(zhí)行模塊4、跟隨量模塊5和波形生成模塊6，
[0053]所述伺服導航模塊1，用于對測試模式和測試內容進行選擇，將初始波形的參數(shù)發(fā)送至所述波形生成模塊6中，控制其產生初始波形；還用于對波形生成模塊6生成的給定量波形和跟隨量波形進行顯示；并記錄所述給定量模塊2、伺服驅動模塊3和跟隨量模塊5發(fā)送來的各個參數(shù)；
[0054]所述給定量模塊2，用于按選擇的測試模式和測試內容確定給定量參數(shù)，并通過所述伺服導航模塊I發(fā)送給波形生成模塊6，控制其產生給定量波形；
[0055]所述伺服驅動模塊3，用于產生脈沖序列信號，并將脈沖序列信號發(fā)送至所述執(zhí)行模塊4，并將所述脈沖序列信號發(fā)送至伺服導航模塊I中進行保存；
[005