[发明专利]一种基于网口的DSP平台控制系统带宽测量方法

说明书

本发明公开了一种基于网口的DSP平台控制系统带宽测量方法，属于自动控制系统带宽测量领域，解决了时域方法对系统带宽的测量不够准确，频域方法或系统较大、造价高或受输出条件制约导致信号失真法的问题，该方法利用DSP产生正弦扫频激励信号，通过网口将控制信号输出至上位机的方法实现控制系统带宽测量。用于扫频的正弦激励信号由DSP产生，无须预留接口连接体积较大的动态信号分析仪；扫频激励信号、控制信号和扫频频率值由网口输出，保证高频扫频时信号无失真；基于网口的上位机将接收数据按既定格式输出，方便比较输出输出信号幅值差和相位差，系统带宽对应频率点一目了然。

技术领域

本发明属于自动控制系统带宽测量领域，涉及DSP平台控制系统中基于网口的系统带宽测量方法。

背景技术

当随动稳定平台中控制系统对信号的响应速度要求较高时，需要为控制系统设计较高的带宽。

以DSP为主控芯片的控制系统可以通过频率响应或阶跃响应的方法确定系统带宽。通常阶跃响应只能通过经验公式估算带宽值，对于被控对象有谐振的情况此方法不能准确的确定谐振频率点是否在工作带宽内，正常工作时控制系统有产生震荡的风险。依靠动态信号分析仪可以很方便的完成系统频率响应测试，只需要根据系统输入输出信号幅值的值域设定动态信号分析仪参数即可，但前提是平台留有信号输入输出接口，来保证控制系统与动态信号分析仪连接。由DSP完成扫频激励信号产生，通过串口输出扫频数据，采用matlab绘图方式分析幅值和相位与激励信号之差可以得到系统控制带宽，该方法连接简单、实现方便，但扫频数据输出速率受串口波特率制约，当扫频频率较高时输出控制信号失真，不能正确测量系统带宽值。

上述系统带宽确定方法中，时域方法对系统带宽的测量不够准确，频域方法或系统较大、造价高或受输出条件制约导致信号失真。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了一种基于网口的DSP平台控制系统带宽测量方法，用于实现控制系统带宽的测量，网口高传输速率能避免信号失真，保证了系统带宽测量的准确性，实践结果表明该方法测量系统带宽具有连接简单、实现方便的特性。

本发明的技术解决方案是：一种基于网口的DSP平台控制系统带宽测量方法，该方法包括下述内容：

(1)DSP生成激励信号

DSP产生扫频激励信号，激励信号为正弦激励信号；

(2)控制系统按照激励信号扫频

控制系统按照输入激励信号计算电机控制信号，简称控制信号，控制信号带动负载跟踪激励信号进行正弦扫频运动，扫频过程中按周期记录激励信号、控制信号和扫频频率，并将三者作为扫频数据封装；

(3)扫频数据通过网口输出

以激励信号作为指令值，控制信号作为响应值，按照指令值，响应值和频率的先后顺序组织成为网口数据帧，网口数据帧按照DSP计算周期发送至上位机；

(4)上位机接收并解算扫频数据

上位机发送扫频控制命令和数据，接收扫频数据，并根据既定协议完成数据解算，按列向量格式保存形成数据文件；

(5)扫频数据分析

将数据文件导入matlab中绘制扫频数据三条曲线，当响应值衰减至命令值的0.707倍时，对应的频率值作为带宽频率ωHz。

优选地，上述的一种基于网口的DSP平台控制系统带宽测量方法，其特征在于，根据控制系统设计带宽确定DSP计算频率，计算频率为控制系统设计带宽的10倍。

优选地，上述的一种基于网口的DSP平台控制系统带宽测量方法，其特征在于，依据公式：ControlData＝Asin(2πft)生成正弦激励信号并计算出控制信号，其中ControlData为控制信号，A为激励信号幅值，f为扫频正弦信号频率，t为DSP计算周期。