光电伺服控制软件调试工具顶层框架设计与应用(2)
(1)各回路控制器性能验证功能。包括位置 预定回路、陀螺稳定回路和跟踪回路的控制性能 测试和验证;
(2)各种传感器信号和控制指令信号实时显 示功能。传感器信号包括位置传感器、测速传感 器、陀螺和图像跟踪器等,控制指令包括光电伺服 控制系统测试中常用的不同频率和幅值的正弦和 方波信号;
(3)辅助功能。包括系统自检、被调试软件的 故障监测与诊断、数据信息保存、陀螺漂移修正等。
同样按照模块化编程的思想,对上述每个功 能进行细化,构建调试工具软件顶层框架,如图3 所示。由于光电稳定平台多采用两轴结构,故调试 工具的每种调试功能需要实现对两轴的独立调试 和协同调试,在定义各轴变量时应该把不同的轴 单独定义。调试工具作为一个开放的软件系统,当 被调试软件有新的功能需要调试时,只需在已有 的软件框架下加入新的调试功能模块即可。
2.2 关键问题分析
目前,大多数光电伺服控制软件是在以DSP 为基础的硬件上实现的,DSP的软件开发与调试 是在CCS集成开发环境中完成,而调试工具往往 是基于另一种软件开发与调试环境,这两种硬软 件环境之间的实时数据交换是实现各项调试功能 的基础,如图4所示。
在调试工具的设计过程中,一方面,由于光电 伺服控制系统的伺服周期一般选择在1ms左右, 每完成一个伺服周期,系统的各种状态信息更新 一次。为了能够实时观测伺服控制系统各种状态 信息的变化,调试工具与光电伺服控制软件之间 的数据交换频率不能太低,小于或者等于伺服周 期为最优。另一方面,调试工具与光电伺服控制软 件之间进行数据交换时有可能包含几种数据信息, 这要求两者之间进行一次数据交换的信息容量足 够大。
3 实例应用
基于Matlab软件环境下编写的某光电伺服控 制软件调试工具采用了上面提出的框架设计思想, 调试工具的界面如图5所示。
调试工具界面主要由数据显示、控制命令发 送、曲线绘制以及操作控制按钮组成。按照调试工 具顶层框架设计的思想,数据显示主要实现了各 个传感器数据信息实时显示功能。控制命令发送 主要实现了电机使能、运动轴选择、各个控制回路 模式切换和激励信号参数设置的功能。曲线绘制 主要实现了当前所需要观测的传感器信息和激励 信号的实时绘图功能。操作控制按钮实现了界面 的运行、暂停和停止功能。
调试工具与光电伺服控制软件之间的实时数 据交换是通过4个RTDX通道完成的,一个RTDX 通道一次可以交换的数据为1012个字符类型的数 据,而完成数据交换的时间不受限制,因此保证了 数据交换的实时性和信息量大的要求。
4 结 论
本文针对光电伺服控制软件调试过程中难以 用现有调试手段解决的问题,提出了设计一种光电伺服控制软件专用调试工具的设想。通过对光 电伺服控制软件特点分析、调试工具的功能需求 和设计中关键问题的分析,采用模块化编程思想, 构建了调试工具软件顶层框架。实例应用表明:顶 层框架的设计为调试工具的具体实现提供了技术 指导。
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