一种用于伺服驱动器频率响应的测试系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于伺服驱动器频率响应的测试系统，还涉及用于伺服驱动器频率响应的测试方法。
【背景技术】
[0002]在伺服控制系统中，得到系统的开环频率响应和闭环频率响应对于了解系统的性能、确定系统的控制策略具有非常重大的意义。对于伺服驱动系统而言，闭环频率响应可以得到系统的带宽、闭环幅频特性峰值以及机械传动机构的谐振频率等反映伺服性能的特征信息。系统的带宽反映了伺服系统对于给定值的跟踪性能，是伺服系统的一个重要评价指标；闭环幅频特性峰值反映了系统的相对稳定性；通常在进行伺服系统调试和控制参数调整时，可以通过带宽和闭环幅频特性峰值来评价调整后效果；机械传动机构的谐振频率也可以通过频率响应测试得到，方便在伺服驱动器内采用相应的控制策略进行调整。开环频率响应可以得到剪切频率、稳定裕度等系统内部信息，便于分析限制系统性能提升的原因，对于伺服系统的开发及其校正参数调整具有一定的指导意义。
[0003]现有的测试系统的频率响应的工具主要有频率分析仪和专用的伺服分析仪等设备。这些设备通常只能测量系统的闭环频率响应，无法直接测量系统的开环频率响应，而在系统的开发过程中我们更希望能够准确得到系统的开环频率响应，并且相对来说，设备成本都太高。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种用于伺服驱动器频率响应的测试系统及方法，使用内部波形序列作为测试信号，注入到测试环内，通过数据处理可以直接得到伺服驱动系统的开环以及闭环频率响应，同时还可以通过内部给定信号的方式来测试伺服驱动器的阶跃响应特性，并且还可以通过串口或者其他通讯方式把相关数据传输到上位机监测波形，便于分析研宄。
[0005]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种用于伺服驱动器频率响应的测试系统，包括伺服导航模块、给定量模块、伺服驱动模块、执行模块、跟随量模块和波形生成模块，
[0006]所述伺服导航模块，用于对测试模式和测试内容进行选择，将初始波形的参数发送至所述波形生成模块中，控制其产生初始波形；还用于对波形生成模块生成的给定量波形和跟随量波形进行显示；并记录所述给定量模块、伺服驱动模块和跟随量模块发送来的各个参数；
[0007]所述给定量模块，用于按选择的测试模式和测试内容确定给定量参数，并通过所述伺服导航模块发送给波形生成模块，控制其产生给定量波形；
[0008]所述伺服驱动模块，用于产生脉冲序列信号，并将脉冲序列信号发送至所述执行模块，并将所述脉冲序列信号发送至伺服导航模块中进行保存；
[0009]所述执行模块，其包括动力设备，所述动力设备根据所述脉冲序列信号进行驱动；所述动力设备可为电动机；
[0010]所述跟随量模块，用于获取动力设备运行中产生的跟随量参数通过所述伺服导航模块发送给波形生成模块，控制其产生跟随量波形；
[0011]所述波形生成模块，用于根据所述初始波形序列的参数生成初始波形，当接收到所述给定量参数生成给定量波形，当接收到跟随量参数生成跟随量波形。
[0012]本发明的有益效果是:使用内部波形序列作为测试信号，注入到测试环内，通过数据处理可以直接得到伺服驱动系统的开环以及闭环频率响应，并且还可以通过串口或者其他通讯方式把相关数据传输到上位机监测波形，便于分析研宄；与传统的频率响应测试方法相比，节约了数额较大的成本，在体积上也减小了很多，只需要一个便于携带的能够安装本系统的平板PC即可；对于测试环境没有特殊要求，只有一个平板PC机，能够在各种工作现场随时随地的对系统进行频率响应测试，携带起来非常方便；能够实时监测伺服运动系统的各种参数变化情况，产生给定量参数和跟随量参数的波形，以便分析系统的频率响应情况；同时根据分析结果在线修改与频率响应相关的参数，提高系统的频率响应情况，且简单易懂，便于上手。
[0013]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0014]进一步，所述伺服导航模块还用于发送调整波形的幅值和频率的数据至所述波形生成模块，控制其调整波形。调整后的波形再通过伺服导航模块进行显示。
[0015]采用上述进一步方案的有益效果是:对波形进行幅值和频率的调整，可更好的观测波形，便于研宄实验结果。
[0016]进一步，所述跟随量模块还用于将所述跟随量参数发送至伺服驱动模块中，形成闭环。
[0017]采用上述进一步方案的有益效果是:可调节脉冲序列信号，对形成的闭环系统增强稳定性。
[0018]进一步，所述伺服驱动模块包括用于驱动所述动力设备的伺服驱动器，所述伺服驱动器产生脉冲序列信号，所述伺服驱动器的驱动元器件为IGBT绝缘栅双极型晶体管或IPM智能功率元器件。
[0019]进一步，所述测试内容包括电流信号、速度信号和位置信号。
[0020]进一步，所述测试内容为电流信号时，测试系统的测试环路为电流环，波形序列的赋值为电流给定量参数；所述测试内容为速度信号时，测试系统测试环路为速度环，波形序列的赋值为速度给定量参数；所述测试内容为位置信号时，测试系统的测试环路为位置环，波形序列的赋值为位置给定量参数。
[0021]进一步，所述测试模式包括扫频测试模式和阶跃响应测试模式，当选择扫频测试模式时，生成的波形为正弦波形；当选择阶跃响应测试模式时，生成的波形为阶跃响应波形。
[0022]进一步，在扫频测试模式下生成给定量正弦波形或跟随量正弦波形的具体方法为，通过公式生成
[0023]Vref = Amp.sin (Fre.t)
[0024]其中，Vref是给定量或跟随量的输入参数；Amp是正弦序列幅值大小；Fre正弦序列频率大小；t为生成正弦波形序列的时间，在程序中用一个通用定时器作为生成正弦波形序列时间t的时基。
[0025]本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下:一种用于伺服驱动器频率响应的测试方法，包括如下步骤:
[0026]步骤S1:对测试模式和测试内容进行选择，并发送初始波形的参数；
[0027]步骤S2:根据所述初始波形的参数生成初始波形；
[0028]步骤S3:按选择的测试模式和测试内容确定给定量参数；
[0029]步骤S4:根据所述给定量参数生成给定量参数的波形；
[0030]步骤S5:产生脉冲序列信号；
[0031]步骤S6:根据所述脉冲序列信号对驱动动力设备进行驱动；
[0032]步骤S7:获取动力设备运行中产生的跟随量参数；
[0033]步骤S8:根据所述跟随量参数生成跟随量参数的波形；
[0034]步骤S9:显示给定量波形和跟随量波形。
[0035]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0036]进一步，还包括发送调整波形的幅值和频率的数据，对波形进行调整的步骤，并显示调整后的波形。
[0037]采用上述进一步方案的有益效果是:对波形进行幅值和频率的调整，可更好的观测波形，便于研宄实验结果。
[0038]进一步，所述测试内容包括电流信号、速度信号和位置信号。
[0039]进一步，所述测试内容为电流信号时，测试系统的测试环路为电流环，波形序列的赋值为电流给定量参数；所述测试内容为速度信号时，测试系统测试环路为速度环，波形序列的赋值为速度给定量参数；所述测试内容为位置信号时，测试系统的测试环路为位置环，波形序列的赋值为位置给定量参数。
[0040]进一步，所述测试模式包括扫频测试模式和阶跃响应测试模式，当选择扫频测试模式时，生成的波形为正弦波形；当选择阶跃响应测试模式时，生成的波形为阶跃响应波形。
[0041]采用上述进一步方案的有益效果是:使用内部正弦序列作为测试信号，注入到伺服驱动系统的测试环内，通过数据处理可以直接得到伺服驱动系统的开环以及闭环频率响应，还可以通过内部给定信号的方式来测试伺服驱动器的阶跃响应特性。
[0042]进一步，在扫频测试模式下生成给定量正弦波形或跟随量正弦波形的具体方法为，通过公式生成
[0043]Vref = Amp.sin (Fre.t)
[0044]其中，Vref是给定量或跟随量的输入参数；Amp是正弦序列幅值大小；Fre正弦序列频率大小为生成正弦波形序列的时间，在程序中用一个通用定时器作为生成正弦波形序列时间t的时基。
【附图说明】
[0045]图1为本发明的模块框图；
[0046]图2为本发明的方法流程图；
[0047]图3为本发明扫频测试模式的波形图；
[0048]图4为本发明阶跃响应测试模式的波形图。
[0049]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0050]1、伺服导航模块，2、给定量模块，3、伺服驱动模块，4、执行模块，5、跟随量模块，6、波形生成模块。
【具体实施方式】
[0051]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0052]如图1所示，一种用于伺服驱动器频率响应的测试系统，包括伺服导航模块1、给定量模块2、伺服驱动模块3、执行模块4、跟随量模块5和波形生成模块6，
[0053]所述伺服导航模块1，用于对测试模式和测试内容进行选择，将初始波形的参数发送至所述波形生成模块6中，控制其产生初始波形；还用于对波形生成模块6生成的给定量波形和跟随量波形进行显示；并记录所述给定量模块2、伺服驱动模块3和跟随量模块5发送来的各个参数；
[0054]所述给定量模块2，用于按选择的测试模式和测试内容确定给定量参数，并通过所述伺服导航模块I发送给波形生成模块6，控制其产生给定量波形；
[0055]所述伺服驱动模块3，用于产生脉冲序列信号，并将脉冲序列信号发送至所述执行模块4，并将所述脉冲序列信号发送至伺服导航模块I中进行保存；
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