CN103064411A - 一种一维伺服机构监控测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及伺服机构技术领域，本发明公开了一种一维伺服机构监控测试方法，其具体包含以下步骤：计算机设置通信参数和控制参数，计算机根据通信参数将控制参数通过串行通信接口发送给伺服机构；所述通信参数包括串口号及波特率，所述控制参数用于控制伺服机构的工作状态；所述计算机与伺服机构之间的通信协议采用起止式异步协议，通信报文格式为：同步头+命令字+报文长度+报文内容+校验码，报文以字节方式传输，报文字符帧格式为：起始位+数据位+停止位。通过采用串行通信接口并采用起止式异步协议，有效避免因消息堵塞而造成的数据丢失，提高了通信的可靠性，具有良好的功能扩展性和工程适用性。
Description
技术领域
本发明涉及伺服机构测试技术领域，尤其涉及一种一维伺服机构监控测试方法。
背景技术
伺服，是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制的非常灵活方便。目前，一维伺服机构广泛应用于侦查、测控、导航等军民用平台，系统对其在随平台转动的随动误差精度要求较高，因此，在测试过程中需要模拟平台主控器控制伺服的状态及测试随动误差等参数。传统的伺服控制方法在通信速率较高的情况下可能由于消息堵塞造成数据的丢失，可靠性不高，而且控制伺服转动的形式单一，同时在测试随动误差时，不能清晰直观的观察在某一特定位置上的角度信息。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中测试伺服机构时，存在数据丢失的技术问题，提供一种一维伺服机构监控测试方法。本发明的另外一个发明目的是针对现有技术中存在的控制伺服转动的形式单一的技术问题，提供一种一维伺服机构监控测试方法。本发明还有一个发明目的就是针对现有技术中存在的不能清晰直观的观察在某一特定位置上的角度信息的技术问题，提供一种一维伺服机构监控测试方法。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种一维伺服机构监控测试方法，其具体包含以下步骤：计算机设置通信参数和控制参数，计算机根据通信参数将控制参数通过串行通信接口发送给伺服机构；所述通信参数包括串口号及波特率，所述控制参数用于控制伺服机构的工作状态；所述计算机与伺服机构之间的通信协议采用起止式异步协议，通信报文格式为：同步头+命令字+报文长度+报文内容+校验码，报文以字节方式传输，报文字符帧格式为：起始位+数据位+停止位。
更进一步地，在没有传送字符时为空闲位，上述停止位和空闲位为高电平，起始位为低电平。
更进一步地，上述方法还包括为串行通信接口设置同步的回调函数实现自动接收，当串口的输入队列接收到字符时，调用此回调函数，完成读数据、提取有效命令、解析并处理命令的操作。
更进一步地，上述方法还包括，在UI界面中设置控制参数设置模块，所述控制参数设置模块用于输入伺服机构的控制参数，并将控制参数转换成伺服机构的控制命令，发送给伺服机构。
更进一步地，上述控制参数包括起始方位角、终止方位角、方位角速度、起始角速度、角速度加速度和转动的停止方式；其中方位角速度包括匀速和匀变速；转动的停止方式包括自动停止和手动停止。
更进一步地，当所述方位角速度为匀变速时，控制参数还包括角速度加速度。
更进一步地，上述方法还包括，检测伺服机构当前方位角，并将伺服机构收到的方位角和伺服机构当前方位角回传给计算机，计算机绘制出包含理想角度、实际角度、随动误差三条曲线的伺服机构转动的角度曲线图并通过伺服转动轨迹显示窗口进行显示；其中理想角度为伺服机构收到的方位角，实际角度为伺服机构当前方位角，随动误差为收到的方位角和实际角度两个角度之间的差值。
更进一步地，上述方法还包括采用通信数据显示窗口显示计算机发送和接收的命令以及编辑的自定义命令。
更进一步地，上述方法还包括，计算机发送一条通信命令给伺服机构后，等待伺服机构回传数据确认帧，若计算机收到“数据接收错误”信息或在设定时间内，未收到伺服机构回传的数据确认帧则重发一次通信命令，最多发送3次，然后退出，不再重发该通信命令，报告通信异常；当伺服机构发送一条通信命令给计算机后，等待计算机回传数据确认帧，如果伺服机构收到“数据接收错误”信息，则重发一次通信命令，最多发送3次，然后退出，不再重发该通信命令，报告通信异常。
通过采用上述技术方案，本发明的有益效果：通过采用串行通信接口并采用起止式异步协议，有效避免因消息堵塞而造成的数据丢失，提高了通信的可靠性，具有良好的功能扩展性和工程适用性。人机交互界面直观，操作简单，用户能实时、准确的监控伺服机构工作状态，能直观测试伺服机构在随动过程中的角度曲线和随动误差，能够模拟伺服机构的多种转动方式，从而提高了伺服机构调试与测试的工作效率。
附图说明
图1为本发明在实际应用中的操作流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开了一种一维伺服机构监控测试方法，其具体包含以下步骤：计算机设置通信参数和控制参数，计算机根据通信参数将控制参数通过串行通信接口发送给伺服机构；所述通信参数包括串口号及波特率，所述控制参数用于控制伺服机构的工作状态；所述计算机与伺服机构之间的通信协议采用起止式异步协议，通信报文格式为：同步头+命令字+报文长度+报文内容+校验码，报文以字节方式传输，报文字符帧格式为：起始位+数据位+停止位。通过采用串行通信接口并采用起止式异步协议，有效避免因消息堵塞而造成的数据丢失，提高了通信的可靠性，具有良好的功能扩展性和工程适用性。
更进一步地，上述停止位和空闲位为高电平，起始位为低电平。起止式异步协议规定3种功能位的电平：起始位（0）、停止位（1）、空闲位（1）。上述停止位和空闲位为高电平，起始位为低电平。用以保证在起始位的开始处有一个下降沿。字符帧由起始位（可以为1位）、数据位（可以为5至9位来表示，例如可以采用D0-D7 8位数据位）、停止位（可以为1位）依次组成。本发明中依靠起始位、停止位来实现字符的同步。起始位是作为联络信号而附加进来的，在接收方，它的到来，表明紧接着要来数据位了，现在需要做好数据位的接收准备。在接收方，不断地监测自己的数据接收线，在接收到一系列的逻辑电平1（停止位、空闲位）之后，若检测到一个下降沿，则表明起始位出现了，在确定起始位之后，则开始接收后面的数据位、停止位。异步通信是按照字符传输的，每传输一个字符，发送方就用起始位来通知接收方，以此来重新核对双方之间的同步。因此，即使两者的时钟频率略有偏差，也不会因为偏差的积累而导致错位。加之字符之间的空闲位也为这种偏差提供了一种缓冲，所以通信的可靠性高。
更进一步地，上述方法还包括为串行通信接口设置同步的回调函数实现自动接收，当串口的输入队列接收到字符时，调用此回调函数，完成读数据、提取有效命令、解析并处理命令的操作。串行通信接口中一般都需要常见的串口打开/关闭函数、I/O读写函数。当用户指定的串口打开后，为该串口安装一个同步的回调函数实现自动接收功能，当串口的输入队列接收到字符，调用此回调函数，完成读数据、提取有效命令、解析并处理命令等操作。串口的回调函数为：InstallComCallback (COMPort, LWRS_RXCHAR, 1, 0, RecieveData, NULL);其中函数的参数依次为串口号、事件码、触发事件的字符/字节、输入队列包含的最小字节数、安装的同步函数、自定义数据。
更进一步地，上述方法还包括，在UI界面中设置控制参数设置模块，所述控制参数设置模块用于输入伺服机构的控制参数，并将控制参数转换成伺服机构的控制命令，发送给伺服机构。用户可以在UI界面中通过控制参数设置模块输入各种对伺服机构的控制参数，方便了用户的使用。
更进一步地，上述控制参数包括起始方位角、终止方位角、方位角速度、起始角速度、角速度加速度和转动的停止方式；其中方位角速度包括匀速和匀变速；若方位角速度选择匀变速，则控制参数还包括角速度加速度；转动的停止方式包括自动停止和手动停止。上述控制参数还可以根据需要进行增加，用户只须要维护控制参数设置模块就可以实现，方便了后续的扩展，提高了工程应用的实用性。
更进一步地，上述方法还包括，检测伺服机构当前方位角，并将伺服机构收到的方位角和伺服机构当前方位角回传给计算机，计算机绘制出包含理想角度、实际角度、随动误差三条曲线的伺服机构转动的角度曲线图并通过伺服转动轨迹显示窗口进行显示；其中理想角度为伺服机构收到的方位角，实际角度为伺服机构当前方位角，随动误差为收到的方位角和实际角度两个角度之间的差值。通过上述方法，计算机实时绘制出伺服机构转动的角度曲线图并显示给用户，使得用户可以能直观测试伺服机构在随动过程中的角度曲线和随动误差，能够继续更好地模拟伺服机构的多种转动方式。伺服转动轨迹显示窗口用于显示伺服转动的角度曲线，用户可以清晰直观的观察伺服在某一位置的理想角度、实际角度、随动误差。同样上述显示的内容也可以根据需要进行调整，比如还可以显示均方根误差等。还可以运用Graph控件的设置坐标轴属性函数来实现轨迹曲线的放大和缩小功能。根据方位角速度的范围以及伺服随动误差精度来设置Graph控件纵坐标轴的范围，需要观察随动误差的精确值时，将Graph控件纵坐标轴的范围缩小至合适范围。
设置坐标轴属性函数为：SetAxisScalingMode(panelHandle, PANEL_GRAPH, VAL_LEFT_YAXIS, 0, -3.00, 3.00);函数的参数依次为面板句柄、控件ID、Graph控件的坐标轴、控件显示图像时的扫描方式、设定范围的最小值、设定范围的最大值。在Graph控件的回调函数中，运用Graph控件的光标功能直观地显示光标位置，从而能更加直观地观察伺服转动过程中在某一特定位置的随动误差。获取绘图光标位置函数为：GetGraphCursorIndex (panelHandle, controlID, 1, &plothandle, &index);panelHandle（面板句柄）和controlID（控件ID）为函数的输入参数，plothandle和index为函数的输出参数，plothandle为光标捕获到的点ID，index为光标捕获到的点在数组中的索引。
更进一步地，上述方法还包括采用通信数据显示窗口显示计算机发送和接收的命令以及编辑的自定义命令。通过上述方案，使得操作更加透明和简便，方便了用户的使用。同时上述显示窗口还可以根据需要进行设定，比如增加状态显示窗口，错误提示窗口等等。
更进一步地，上述方法还包括，计算机发送一条通信命令给伺服机构后，等待伺服机构回传数据确认帧，若计算机收到“数据接收错误”信息或在设定时间内，例如50ms内未收到伺服机构回传的数据确认帧则重发一次通信命令，最多发送3次，然后退出，不再重发该通信命令；当伺服机构发送一条通信命令给计算机后，等待计算机回传数据确认帧，如果伺服机构收到“数据接收错误”信息，则重发一次通信命令，最多发送3次，然后退出，不再重发该通信命令；报告通信异常。通过上述方法进一步提高了本发明计算机与伺服机构之间通信的可靠性，提高了方法的应用范围。用户可以通过UI界面上的控制按钮操作计算机发出命令来实现对伺服机构的控制。计算机接收到命令后，首先通过同步头和验证码校验和判断是否为有效命令，然后根据不同的命令字做出相应的解析处理。其解析的过程属于本领域常用的技术手段，在此不在赘述。
图1为本发明在实际应用中的操作流程图，点击检测串口按钮，选择串口波特率和串口号，点击打开串口按钮，建立计算机与伺服机构之间的通信。将伺服机构的工作状态设置为测试状态，设置伺服转动参数，包括转动的起始方位角、终止方位角、方位角速度、起始角速度、角速度加速度、转动停止方式等，点击开始发送。若停止方式选择自动停止，等待数据发送完毕。若选择手动停止，待伺服转动到预定位置时点击停止发送。点击角度曲线或者刷新按钮，观察伺服机构在转动中的角度曲线。
上述的实施例中所给出的系数和参数，是提供给本领域的技术人员来实现或使用本发明的，本发明并不限定仅取前述公开的数值，在不脱离本发明的发明思想的情况下，本领域的技术人员可以对上述实施例作出种种修改或调整，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
Claims (9)
1.一种一维伺服机构监控测试方法，其具体包含以下步骤：计算机设置通信参数和控制参数，计算机根据通信参数将控制参数通过串行通信接口发送给伺服机构；所述通信参数包括串口号及波特率，所述控制参数用于控制伺服机构的工作状态；所述计算机与伺服机构之间的通信协议采用起止式异步协议，通信报文格式为：同步头+命令字+报文长度+报文内容+校验码，报文以字节方式传输，报文字符帧格式为：起始位+数据位+停止位，报文字符帧之间的位为空闲位。
2.如权利要求1所述的一维伺服机构监控测试方法，其特征在于所述停止位和空闲位为高电平，起始位为低电平。
3.如权利要求2所述的一维伺服机构监控测试方法，其特征在于所述方法还包括为串行通信接口设置同步的回调函数，当串口的输入队列接收到字符时，调用此回调函数，完成读数据、提取有效命令、解析并处理命令的操作。
4.如权利要求3所述的一维伺服机构监控测试方法，其特征在于所述方法还包括在UI界面中设置控制参数设置模块，所述控制参数设置模块用于输入伺服机构的控制参数，并将控制参数转换成伺服机构的控制命令，发送给伺服机构。
5.如权利要求4所述的一维伺服机构监控测试方法，其特征在于所述控制参数包括起始方位角、终止方位角、方位角速度、起始角速度、角速度加速度和转动的停止方式；其中方位角速度包括匀速和匀变速；转动的停止方式包括自动停止和手动停止。
6.如权利要求5所述的一维伺服机构监控测试方法，其特征在于当所述方位角速度为匀变速时，控制参数还包括角速度加速度。
7.如权利要求6所述的一维伺服机构监控测试方法，其特征在于所述方法还包括，检测伺服机构当前方位角，并将伺服机构收到的方位角和伺服机构当前方位角回传给计算机，计算机绘制出包含理想角度、实际角度、随动误差三条曲线的伺服机构转动的角度曲线图并通过伺服转动轨迹显示窗口进行显示；其中理想角度为伺服机构收到的方位角，实际角度为伺服机构当前方位角，随动误差为收到的方位角和实际角度两个角度之间的差值。
8.如权利要求7所述的一维伺服机构监控测试方法，其特征在于所述方法还包括采用通信数据显示窗口显示计算机发送和接收的命令以及编辑的自定义命令。
9.如权利要求8所述的一维伺服机构监控测试方法，其特征在于所述方法还包括，计算机发送一条通信命令给伺服机构后，等待伺服机构回传数据确认帧，若计算机收到“数据接收错误”信息或在设定时间内，未收到伺服机构回传的数据确认帧则重发一次通信命令，最多发送3次，然后退出，不再重发该通信命令，报告通信异常；当伺服机构发送一条通信命令给计算机后，等待计算机回传数据确认帧，如果伺服机构收到“数据接收错误”信息，则重发一次通信命令，最多发送3次，然后退出，不再重发该通信命令，报告通信异常。
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