[发明专利]一种多轴多通道联动运动控制系统的动态仿真测试方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。本发明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。各项发明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。

发明内容

本发明提供一种多轴多通道联动运动控制动态仿真测试方法，本发明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。

一种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：

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。

本发明的工作原理：本发明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。

本发明的有益效果：

一、本发明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，通过本发明所述的方法，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为本发明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为本发明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为本发明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；