CN108519745A - 一种运动控制器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于运动控制器技术领域，公开了一种运动控制器系统，所述运动控制器系统包括：供电模块、参数设置模块、驱动加载模块、主控模块、扩展模块、自由度调试模块、故障检测模块、显示模块。本发明扩展模块用于系统扩展，增加系统的可扩展性和使用灵活性；同时本发明通过自由度调试模块它解决现有运动控制系统调试复杂、被控对象模型辨识不准等问题，而且对获得的被控对象的运动数据能够自动保存，自动化程度高、准确性高而且操作简便。
Description
技术领域
本发明属于运动控制器技术领域，尤其涉及一种运动控制器系统。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：
运动控制(MC)是自动化的一个分支，它使用通称为伺服机构的一些设备如液压泵，线性执行机或者是电机来控制机器的位置或速度。运动控制在机器人和数控机床的领域内的应用要比在专用机器中的应用更复杂，因为后者运动形式更简单，通常被称为通用运动控制(GMC)。运动控制被广泛应用在包装、印刷、纺织和装配工业中。然而，现有运动控制器系统不具有扩展性，灵活性差；同时调试复杂，操作繁琐。
综上所述，现有技术存在的问题是：
现有运动控制器系统不具有扩展性，灵活性差；同时调试复杂，操作繁琐。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种运动控制器系统。
本发明是这样实现的，一种运动控制器系统包括：
供电模块，与主控模块连接，用于对运动控制器系统进行供电；
参数设置模块，与主控模块连接，用于对运动控制器系统进行参数配置；
驱动加载模块，与主控模块连接，用于加载运动控制器的控制驱动程序；
主控模块，与供电模块、参数设置模块、驱动加载模块、扩展模块、自由度调试模块、故障检测模块、显示模块连接，用于调度各个模块正常工作；
所述主控模块故障检测信号进行采样，获得离散形式故障检测s(n)，计算双线性函数；所述双线性函数为：
Ks(n,m)＝s(n+m)·s*(n-m)；
其中，n为离散域时间点，m为离散域时间延迟点，s*(n)为s(n)的共轭；
所述双线性函数的离散形式用函数定义为：
其中，Φ(n,m)的连续形式为T为采样时间，T＝1，α是一个实参数，变化范围是在0到1，0<a≦1，取a＝0.01；
扩展模块，与主控模块连接，用于扩展运动控制额外功能；
自由度调试模块，与主控模块连接，用于对运动控制器的自动化进行调试；
故障检测模块，与主控模块连接，用于对运动控制器的故障进行检测；
所述故障检测模块对接收到的故障检测信号的观测向量x做分数低阶快速独立成分分析，将接收到的故障检测信号分离为发送信号和Alpha稳定分布噪声；所述接收故障检测信号的观测向量x的分数低阶快速独立成分分析按以下进行：
1)将观测向量x减去均值进行中心化，利用主要分量分析对中心化后的观测向量进行分数低阶预白化处理，得到白化矩阵v，其中，独立成分分析(PCA)中用到的分数低阶相关矩阵定义为：
其中，xi(n)和xj(n)分别为第i路和第j路观测故障检测信号，且1≤i,j≤2，*代表取共轭，对分数低阶相关矩阵进行特征值分解得到特征值矩阵D与特征向量矩阵V，由特征值矩阵和特征向量矩阵可得预白化矩阵M＝D-1/2VT，利用预白化矩阵将观测数据x向故障检测信号子空间投影，得到白化矩阵v＝Mx；
2)对权向量w0进行随机初始化，同时初始化序列号k使k＝1；
3)进行权值向量迭代：
其中，和为一阶统计量，g(·)是对比函数，η＝Ε[wTxg(wTx)]，且在权值的迭代过程中参数λ是可变的，且λ<1；
4)利用范数归一化权值向量wk，wk＝wk/||wk||；
5)若充分接近于1，算法得到收敛，wk就是最终的解混矩阵，执行6)，否则重复步骤3)与步骤4)；
6)Y＝wkx，其中x为观测信号，Y为分离后的二维信号；
显示模块，与主控模块连接，用于显示故障控制信息；
所述显示模块进行矩形分割算法具体方法如下：
步骤一，故障图像发送端首先获得屏幕的分辨率，得到列扫描的范围0～C和行扫描的范围0～R；
步骤二，发送端将当前帧故障图像保存区的数据保存到前一帧故障图像缓冲区；截获当前的屏幕位图数据并保存在当前帧故障图像缓冲区；
步骤三，发送端首先初始化变化矩形区域左上角坐标和右下角坐标为(0，0)，下次扫描起点坐标为(0，0)，行无变化标识为true，更新列扫描的范围和行扫描的范围；
步骤四，判断是否在行扫描范围内，不在，跳转到步骤十；
步骤五，判断是否在列扫描范围内，不在，跳转到步骤八；在列扫描范围内采用隔列直接比较法对当前采样点进行检测；值不同，首先将行无变化标识设置为false，然后判断是否是检测到的第一个变化采样点，是将采样点坐标作为变化矩形区域的左上角坐标，不是第一个变化采样点，将矩形右下角的坐标和该点的坐标比较并取最大值作为新的矩形右下角坐标，再判断该采样点是否是本行第一个变化采样点，是就将该采样点的纵坐标同矩形左上角的纵坐标进行比较并取最小值更新变化矩形区域的左上角坐标；值相同，需要判断行无变化标识是否为false，如果是false，记录坐标作为下次扫描的起点，检测到是最后一列采样点，将最后一列采样点坐标作为下次扫描的起点，跳转到步骤七；
步骤六，把列坐标右移N列，跳转到步骤五检测下一个采样点；
步骤七，本行检测完毕，将本行的下次扫描起点坐标与上一行记录的下次扫描起点坐标比较，并取最大值作为新的下次扫描起点坐标，行号加1，跳转到步骤四从下一行从头开始从左到右检测；
步骤八，判断行无变化标识是否为true且变化矩形区域左上角坐标不为(0，0)，不是true，行号加1，跳转到步骤四；是true，则表明整行无不同像素点，得到了一个变化的矩形区域块；得到的变化矩形区域块左上角纵坐标向左移动N列，右下角纵坐标向右移动N列以包含故障图像边界信息；
步骤九，记录检测出的变化矩形区域坐标和相对应的下次扫描起点坐标，判断当前列扫描的范围是否0～C且行扫描的范围是否0～R，是，设置标识表明当前检测出的变化矩形区域标识是第一次检测出的，然后行号加1跳转到步骤四从下一行开始检测下一个变化的矩形区域块；直到检测超出行扫描的范围；
步骤十，本次检测完毕后，对本次检测中所有的下次扫描起点进行处理，计算出下次扫描范围的集合；首先检查本次检测出的第一个下次扫描起点的纵坐标是否比最后一列采样点的纵坐标小，不是，该区域检测完成，检测下一个下次扫描起点的纵坐标；是，以第一次检测出的变化矩形区域左上角的横坐标为横坐标，以当前变化矩形区域相关的下次扫描起点坐标的纵坐标为纵坐标，生成一个下次扫描范围的左上角坐标；以第一次检测出的变化矩形区域右下角的横坐标为横坐标，以屏幕的最大列数C为纵坐标生成一个下次扫描范围的右下角坐标；接着处理第二个下次扫描起点，直到本次检测中所有的下次扫描起点都被处理为止；
步骤十一，检测下次扫描范围集合中所有的扫描区域，首先基于下次扫描范围集合中第一个扫描区域的宽度和高度，生成行扫描和列扫描的范围，重复步骤三到步骤十检测第一个扫描区域中变化的矩形区域块，接着处理第二个扫描区域，直到下次扫描范围集合中所有的扫描区域都被检测为止；
步骤十二，重复步骤十到步骤十一，得到下一次扫描范围的变化矩形区域块，直到所有的下次扫描起点的纵坐标大于或等于最后一列采样点的纵坐标，整个屏幕检测完毕；
步骤十三，得到了所有该帧故障图像相对于前一帧故障图像变化的面积最小的不重叠矩形区域的集合，检查该集合中的矩形区域，两个矩形其左上角纵坐标和右下角纵坐标相同，且一个矩形的右下角横坐标与另一个矩形左上角横坐标相邻，合并为一个矩形，然后再压缩并发送矩形区域的集合所包含的故障图像数据及对应坐标到客户端；
步骤十四，故障图像接收端将接收的数据减压后基于每个矩形区域故障图像数据及对应坐标整合至前一帧故障图像中并显示；
步骤十五，每隔T秒重复步骤二到步骤十四，根据应用场景的不同和带宽的要求，对间隔时间T做调整。
进一步，所述自由度调试模块调试方法如下：
连接通信步骤：主机连续向运动控制板卡发送连接标志指令，如果运动控制板卡正常收到主机发送的连接标志指令则给主机回复连接成功标志指令；
自由度选择步骤：连接通信步骤成功后，在控制系统调试软件的轴系选择模块设置当前要设置的自由度；
时域响应步骤：主机发送时域响应指令给运动控制板卡，当运动控制板卡查询到有时域响应指令输入时，则控制被控对象进行阶跃响应，并记录被控对象的运动数据，记录完成后将被控对象的运动数据发送给主机，主机接收完成后，利用Matlab时域拟合函数lsqcurvefit()对运动数据进行处理，被控对象的数学模型描述如下：
其中X(S)为被控对象位移的传递函数、V(s)为被控对象驱动电压的传递函数，K为被控对象的增益、Tm为被控对象的机械时间常数、Te为被控对象的电气时间常数，s为拉氏算子；时域拟合函数lsqcurvefit()对被控对象的运动数据处理后可以得到被控对象数学模型的模型参数：k、Tm和Te，并将被控对象的模型参数进行显示；
频域响应步骤：主机发送频域响应指令给运动控制板卡，当运动控制板卡查询到有频域响应指令输入时，则控制被控对象从低频到高频进行摇摆运动，并记录被控对象的运动数据，记录完成后将运动数据发送给主机，主机接收完成后，利用Matlab频域拟合函数FqScan2Bode()对运动数据进行处理，得到被控对象的频域特性并将被控对象的频域响应曲线进行显示；
断开步骤：当对运动控制系统的每个自由度调试完成后，点击控制系统调试软件的断开按钮，主机会连续向运动控制板卡发送断开连接指令，如果运动控制板卡正常接收到断开连接指令，则会向主机发送断开成功标志指令，主机接收到断开成功标志指令后控制系统调试软件会提示断开成功。
进一步，所述连接通信步骤中，主机与运动控制板卡是通过串口进行通信，如果通信发生错误，一段时间内运动控制板卡不能正常收到主机发送的连接标志指令并且不能给主机回复连接成功标志指令，则控制系统调试软件会提示连接失败，需重新配置串口通信模块或检查硬件连接。
进一步，所述控制系统调试软件的轨迹规划模块设计贴近实际应用的轨迹规划指令，主机将轨迹规划指令通过串口发送给运动控制板卡，运动控制板卡控制被控对象执行该轨迹规划指令，并将该轨迹规划指令下的运动数据发送给主机，操作者可以通过运动数据的稳定性、误差大小等指标判断前面设计的运动参数是否符合要求。
本发明的优点及积极效果为：
本发明扩展模块用于系统扩展，增加系统的可扩展性和使用灵活性；同时本发明通过自由度调试模块它解决现有运动控制系统调试复杂、被控对象模型辨识不准等问题，而且对获得的被控对象的运动数据能够自动保存，自动化程度高、准确性高而且操作简便。
附图说明
图1是本发明实施例提供的运动控制器系统结构框图。
图中：1、供电模块；2、参数设置模块；3、驱动加载模块；4、主控模块；5、扩展模块；6、自由度调试模块；7、故障检测模块；8、显示模块。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
如图1所示，本发明实施例提供的运动控制器系统，包括：供电模块1、参数设置模块2、驱动加载模块3、主控模块4、扩展模块5、自由度调试模块6、故障检测模块7、显示模块8。
供电模块1，与主控模块4连接，用于对运动控制器系统进行供电；
参数设置模块2，与主控模块4连接，用于对运动控制器系统进行参数配置；
驱动加载模块3，与主控模块4连接，用于加载运动控制器的控制驱动程序；
主控模块4，与供电模块1、参数设置模块2、驱动加载模块3、扩展模块5、自由度调试模块6、故障检测模块7、显示模块8连接，用于调度各个模块正常工作；
扩展模块5，与主控模块4连接，用于扩展运动控制额外功能；
自由度调试模块6，与主控模块4连接，用于对运动控制器的自动化进行调试；
故障检测模块7，与主控模块4连接，用于对运动控制器的故障进行检测；
显示模块8，与主控模块4连接，用于显示故障控制信息。
所述主控模块故障检测信号进行采样，获得离散形式故障检测s(n)，计算双线性函数；所述双线性函数为：
Ks(n,m)＝s(n+m)·s*(n-m)；
其中，n为离散域时间点，m为离散域时间延迟点，s*(n)为s(n)的共轭；
所述双线性函数的离散形式用函数定义为：
其中，Φ(n,m)的连续形式为T为采样时间，T＝1，α是一个实参数，变化范围是在0到1，0<a≦1，取a＝0.01。
所述故障检测模块对接收到的故障检测信号的观测向量x做分数低阶快速独立成分分析，将接收到的故障检测信号分离为发送信号和Alpha稳定分布噪声；所述接收故障检测信号的观测向量x的分数低阶快速独立成分分析按以下进行：
1)将观测向量x减去均值进行中心化，利用主要分量分析对中心化后的观测向量进行分数低阶预白化处理，得到白化矩阵v，其中，独立成分分析(PCA)中用到的分数低阶相关矩阵定义为：
其中，xi(n)和xj(n)分别为第i路和第j路观测故障检测信号，且1≤i,j≤2，*代表取共轭，对分数低阶相关矩阵进行特征值分解得到特征值矩阵D与特征向量矩阵V，由特征值矩阵和特征向量矩阵可得预白化矩阵M＝D-1/2VT，利用预白化矩阵将观测数据x向故障检测信号子空间投影，得到白化矩阵v＝Mx；
2)对权向量w0进行随机初始化，同时初始化序列号k使k＝1；
3)进行权值向量迭代：
其中，和为一阶统计量，g(·)是对比函数，η＝Ε[wTxg(wTx)]，且在权值的迭代过程中参数λ是可变的，且λ<1；
4)利用范数归一化权值向量wk，wk＝wk/||wk||；
5)若充分接近于1，算法得到收敛，wk就是最终的解混矩阵，执行6)，否则重复步骤3)与步骤4)；
6)Y＝wkx，其中x为观测信号，Y为分离后的二维信号。
所述显示模块进行矩形分割算法具体方法如下：
步骤一，故障图像发送端首先获得屏幕的分辨率，得到列扫描的范围0～C和行扫描的范围0～R；
步骤二，发送端将当前帧故障图像保存区的数据保存到前一帧故障图像缓冲区；截获当前的屏幕位图数据并保存在当前帧故障图像缓冲区；
步骤三，发送端首先初始化变化矩形区域左上角坐标和右下角坐标为(0，0)，下次扫描起点坐标为(0，0)，行无变化标识为true，更新列扫描的范围和行扫描的范围；
步骤四，判断是否在行扫描范围内，不在，跳转到步骤十；
步骤五，判断是否在列扫描范围内，不在，跳转到步骤八；在列扫描范围内采用隔列直接比较法对当前采样点进行检测；值不同，首先将行无变化标识设置为false，然后判断是否是检测到的第一个变化采样点，是将采样点坐标作为变化矩形区域的左上角坐标，不是第一个变化采样点，将矩形右下角的坐标和该点的坐标比较并取最大值作为新的矩形右下角坐标，再判断该采样点是否是本行第一个变化采样点，是就将该采样点的纵坐标同矩形左上角的纵坐标进行比较并取最小值更新变化矩形区域的左上角坐标；值相同，需要判断行无变化标识是否为false，如果是false，记录坐标作为下次扫描的起点，检测到是最后一列采样点，将最后一列采样点坐标作为下次扫描的起点，跳转到步骤七；
步骤六，把列坐标右移N列，跳转到步骤五检测下一个采样点；
步骤七，本行检测完毕，将本行的下次扫描起点坐标与上一行记录的下次扫描起点坐标比较，并取最大值作为新的下次扫描起点坐标，行号加1，跳转到步骤四从下一行从头开始从左到右检测；
步骤八，判断行无变化标识是否为true且变化矩形区域左上角坐标不为(0，0)，不是true，行号加1，跳转到步骤四；是true，则表明整行无不同像素点，得到了一个变化的矩形区域块；得到的变化矩形区域块左上角纵坐标向左移动N列，右下角纵坐标向右移动N列以包含故障图像边界信息；
步骤九，记录检测出的变化矩形区域坐标和相对应的下次扫描起点坐标，判断当前列扫描的范围是否0～C且行扫描的范围是否0～R，是，设置标识表明当前检测出的变化矩形区域标识是第一次检测出的，然后行号加1跳转到步骤四从下一行开始检测下一个变化的矩形区域块；直到检测超出行扫描的范围；
步骤十，本次检测完毕后，对本次检测中所有的下次扫描起点进行处理，计算出下次扫描范围的集合；首先检查本次检测出的第一个下次扫描起点的纵坐标是否比最后一列采样点的纵坐标小，不是，该区域检测完成，检测下一个下次扫描起点的纵坐标；是，以第一次检测出的变化矩形区域左上角的横坐标为横坐标，以当前变化矩形区域相关的下次扫描起点坐标的纵坐标为纵坐标，生成一个下次扫描范围的左上角坐标；以第一次检测出的变化矩形区域右下角的横坐标为横坐标，以屏幕的最大列数C为纵坐标生成一个下次扫描范围的右下角坐标；接着处理第二个下次扫描起点，直到本次检测中所有的下次扫描起点都被处理为止；
步骤十一，检测下次扫描范围集合中所有的扫描区域，首先基于下次扫描范围集合中第一个扫描区域的宽度和高度，生成行扫描和列扫描的范围，重复步骤三到步骤十检测第一个扫描区域中变化的矩形区域块，接着处理第二个扫描区域，直到下次扫描范围集合中所有的扫描区域都被检测为止；
步骤十二，重复步骤十到步骤十一，得到下一次扫描范围的变化矩形区域块，直到所有的下次扫描起点的纵坐标大于或等于最后一列采样点的纵坐标，整个屏幕检测完毕；
步骤十三，得到了所有该帧故障图像相对于前一帧故障图像变化的面积最小的不重叠矩形区域的集合，检查该集合中的矩形区域，两个矩形其左上角纵坐标和右下角纵坐标相同，且一个矩形的右下角横坐标与另一个矩形左上角横坐标相邻，合并为一个矩形，然后再压缩并发送矩形区域的集合所包含的故障图像数据及对应坐标到客户端；
步骤十四，故障图像接收端将接收的数据减压后基于每个矩形区域故障图像数据及对应坐标整合至前一帧故障图像中并显示；
步骤十五，每隔T秒重复步骤二到步骤十四，根据应用场景的不同和带宽的要求，对间隔时间T做调整。
本发明提供的自由度调试模块6调试方法如下：
连接通信步骤：主机连续向运动控制板卡发送连接标志指令，如果运动控制板卡正常收到主机发送的连接标志指令则给主机回复连接成功标志指令；
自由度选择步骤：连接通信步骤成功后，在控制系统调试软件的轴系选择模块设置当前要设置的自由度；
时域响应步骤：主机发送时域响应指令给运动控制板卡，当运动控制板卡查询到有时域响应指令输入时，则控制被控对象进行阶跃响应，并记录被控对象的运动数据，记录完成后将被控对象的运动数据发送给主机，主机接收完成后，利用Matlab时域拟合函数lsqcurvefit()对运动数据进行处理，被控对象的数学模型描述如下：
其中X(S)为被控对象位移的传递函数、V(s)为被控对象驱动电压的传递函数，K为被控对象的增益、Tm为被控对象的机械时间常数、Te为被控对象的电气时间常数，s为拉氏算子；时域拟合函数lsqcurvefit()对被控对象的运动数据处理后可以得到被控对象数学模型的模型参数：k、Tm和Te，并将被控对象的模型参数进行显示；
频域响应步骤：主机发送频域响应指令给运动控制板卡，当运动控制板卡查询到有频域响应指令输入时，则控制被控对象从低频到高频进行摇摆运动，并记录被控对象的运动数据，记录完成后将运动数据发送给主机，主机接收完成后，利用Matlab频域拟合函数FqScan2Bode()对运动数据进行处理，得到被控对象的频域特性并将被控对象的频域响应曲线进行显示；
断开步骤：当对运动控制系统的每个自由度调试完成后，点击控制系统调试软件的断开按钮，主机会连续向运动控制板卡发送断开连接指令，如果运动控制板卡正常接收到断开连接指令，则会向主机发送断开成功标志指令，主机接收到断开成功标志指令后控制系统调试软件会提示断开成功。
本发明提供的连接通信步骤中，主机与运动控制板卡是通过串口进行通信，如果通信发生错误，一段时间内运动控制板卡不能正常收到主机发送的连接标志指令并且不能给主机回复连接成功标志指令，则控制系统调试软件会提示连接失败，需重新配置串口通信模块或检查硬件连接。
本发明提供的控制系统调试软件的轨迹规划模块设计贴近实际应用的轨迹规划指令，主机将轨迹规划指令通过串口发送给运动控制板卡，运动控制板卡控制被控对象执行该轨迹规划指令，并将该轨迹规划指令下的运动数据发送给主机，操作者可以通过运动数据的稳定性、误差大小等指标判断前面设计的运动参数是否符合要求。
本发明工作时，通过供电模块1对运动控制器系统进行供电；通过参数设置模块2对运动控制器系统进行参数配置；通过驱动加载模块3加载运动控制器的控制驱动程序；主控模块4调度扩展模块5扩展运动控制额外功能；通过自由度调试模块6对运动控制器的自动化进行调试；通过故障检测模块7对运动控制器的故障进行检测；通过显示模块8显示控制信息。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种运动控制器系统，其特征在于，所述运动控制器系统包括：
供电模块，与主控模块连接，用于对运动控制器系统进行供电；
参数设置模块，与主控模块连接，用于对运动控制器系统进行参数配置；
驱动加载模块，与主控模块连接，用于加载运动控制器的控制驱动程序；
主控模块，与供电模块、参数设置模块、驱动加载模块、扩展模块、自由度调试模块、故障检测模块、显示模块连接，用于调度各个模块正常工作；
所述主控模块故障检测信号进行采样，获得离散形式故障检测s(n)，计算双线性函数；所述双线性函数为：
Ks(n,m)＝s(n+m)·s*(n-m)；
其中，n为离散域时间点，m为离散域时间延迟点，s*(n)为s(n)的共轭；
所述双线性函数的离散形式用函数定义为：
其中，Φ(n,m)的连续形式为T为采样时间，T＝1，α是一个实参数，变化范围是在0到1，0<a≦1，取a＝0.01；
扩展模块，与主控模块连接，用于扩展运动控制额外功能；
自由度调试模块，与主控模块连接，用于对运动控制器的自动化进行调试；
故障检测模块，与主控模块连接，用于对运动控制器的故障进行检测；
所述故障检测模块对接收到的故障检测信号的观测向量x做分数低阶快速独立成分分析，将接收到的故障检测信号分离为发送信号和Alpha稳定分布噪声；所述接收故障检测信号的观测向量x的分数低阶快速独立成分分析按以下进行：
1)将观测向量x减去均值进行中心化，利用主要分量分析对中心化后的观测向量进行分数低阶预白化处理，得到白化矩阵v，其中，独立成分分析(PCA)中用到的分数低阶相关矩阵定义为：
其中，xi(n)和xj(n)分别为第i路和第j路观测故障检测信号，且1≤i,j≤2，*代表取共轭，对分数低阶相关矩阵进行特征值分解得到特征值矩阵D与特征向量矩阵V，由特征值矩阵和特征向量矩阵可得预白化矩阵M＝D-1/2VT，利用预白化矩阵将观测数据x向故障检测信号子空间投影，得到白化矩阵v＝Mx；
2)对权向量w0进行随机初始化，同时初始化序列号k使k＝1；
3)进行权值向量迭代：
其中，和为一阶统计量，g(·)是对比函数，η＝Ε[wTxg(wTx)]，且在权值的迭代过程中参数λ是可变的，且λ<1；
4)利用范数归一化权值向量wk，wk＝wk/||wk||；
5)若充分接近于1，算法得到收敛，wk就是最终的解混矩阵，执行6)，否则重复步骤3)与步骤4)；
6)Y＝wkx，其中x为观测信号，Y为分离后的二维信号；
显示模块，与主控模块连接，用于显示故障控制信息；
所述显示模块进行矩形分割算法具体方法如下：
步骤一，故障图像发送端首先获得屏幕的分辨率，得到列扫描的范围0～C和行扫描的范围0～R；
步骤二，发送端将当前帧故障图像保存区的数据保存到前一帧故障图像缓冲区；截获当前的屏幕位图数据并保存在当前帧故障图像缓冲区；
步骤三，发送端首先初始化变化矩形区域左上角坐标和右下角坐标为(0，0)，下次扫描起点坐标为(0，0)，行无变化标识为true，更新列扫描的范围和行扫描的范围；
步骤四，判断是否在行扫描范围内，不在，跳转到步骤十；
步骤五，判断是否在列扫描范围内，不在，跳转到步骤八；在列扫描范围内采用隔列直接比较法对当前采样点进行检测；值不同，首先将行无变化标识设置为false，然后判断是否是检测到的第一个变化采样点，是将采样点坐标作为变化矩形区域的左上角坐标，不是第一个变化采样点，将矩形右下角的坐标和该点的坐标比较并取最大值作为新的矩形右下角坐标，再判断该采样点是否是本行第一个变化采样点，是就将该采样点的纵坐标同矩形左上角的纵坐标进行比较并取最小值更新变化矩形区域的左上角坐标；值相同，需要判断行无变化标识是否为false，如果是false，记录坐标作为下次扫描的起点，检测到是最后一列采样点，将最后一列采样点坐标作为下次扫描的起点，跳转到步骤七；
步骤六，把列坐标右移N列，跳转到步骤五检测下一个采样点；
步骤七，本行检测完毕，将本行的下次扫描起点坐标与上一行记录的下次扫描起点坐标比较，并取最大值作为新的下次扫描起点坐标，行号加1，跳转到步骤四从下一行从头开始从左到右检测；
步骤八，判断行无变化标识是否为true且变化矩形区域左上角坐标不为(0，0)，不是true，行号加1，跳转到步骤四；是true，则表明整行无不同像素点，得到了一个变化的矩形区域块；得到的变化矩形区域块左上角纵坐标向左移动N列，右下角纵坐标向右移动N列以包含故障图像边界信息；
步骤九，记录检测出的变化矩形区域坐标和相对应的下次扫描起点坐标，判断当前列扫描的范围是否0～C且行扫描的范围是否0～R，是，设置标识表明当前检测出的变化矩形区域标识是第一次检测出的，然后行号加1跳转到步骤四从下一行开始检测下一个变化的矩形区域块；直到检测超出行扫描的范围；
步骤十，本次检测完毕后，对本次检测中所有的下次扫描起点进行处理，计算出下次扫描范围的集合；首先检查本次检测出的第一个下次扫描起点的纵坐标是否比最后一列采样点的纵坐标小，不是，该区域检测完成，检测下一个下次扫描起点的纵坐标；是，以第一次检测出的变化矩形区域左上角的横坐标为横坐标，以当前变化矩形区域相关的下次扫描起点坐标的纵坐标为纵坐标，生成一个下次扫描范围的左上角坐标；以第一次检测出的变化矩形区域右下角的横坐标为横坐标，以屏幕的最大列数C为纵坐标生成一个下次扫描范围的右下角坐标；接着处理第二个下次扫描起点，直到本次检测中所有的下次扫描起点都被处理为止；
步骤十一，检测下次扫描范围集合中所有的扫描区域，首先基于下次扫描范围集合中第一个扫描区域的宽度和高度，生成行扫描和列扫描的范围，重复步骤三到步骤十检测第一个扫描区域中变化的矩形区域块，接着处理第二个扫描区域，直到下次扫描范围集合中所有的扫描区域都被检测为止；
步骤十二，重复步骤十到步骤十一，得到下一次扫描范围的变化矩形区域块，直到所有的下次扫描起点的纵坐标大于或等于最后一列采样点的纵坐标，整个屏幕检测完毕；
步骤十三，得到了所有该帧故障图像相对于前一帧故障图像变化的面积最小的不重叠矩形区域的集合，检查该集合中的矩形区域，两个矩形其左上角纵坐标和右下角纵坐标相同，且一个矩形的右下角横坐标与另一个矩形左上角横坐标相邻，合并为一个矩形，然后再压缩并发送矩形区域的集合所包含的故障图像数据及对应坐标到客户端；
步骤十四，故障图像接收端将接收的数据减压后基于每个矩形区域故障图像数据及对应坐标整合至前一帧故障图像中并显示；
步骤十五，每隔T秒重复步骤二到步骤十四，根据应用场景的不同和带宽的要求，对间隔时间T做调整。
2.如权利要求1所述运动控制器系统，其特征在于，所述自由度调试模块调试方法如下：
连接通信步骤：主机连续向运动控制板卡发送连接标志指令，如果运动控制板卡正常收到主机发送的连接标志指令则给主机回复连接成功标志指令；
自由度选择步骤：连接通信步骤成功后，在控制系统调试软件的轴系选择模块设置当前要设置的自由度；
时域响应步骤：主机发送时域响应指令给运动控制板卡，当运动控制板卡查询到有时域响应指令输入时，则控制被控对象进行阶跃响应，并记录被控对象的运动数据，记录完成后将被控对象的运动数据发送给主机，主机接收完成后，利用Matlab时域拟合函数lsqcurvefit()对运动数据进行处理，被控对象的数学模型描述如下：
其中X(S)为被控对象位移的传递函数、V(s)为被控对象驱动电压的传递函数，K为被控对象的增益、Tm为被控对象的机械时间常数、Te为被控对象的电气时间常数，s为拉氏算子；时域拟合函数lsqcurvefit()对被控对象的运动数据处理后可以得到被控对象数学模型的模型参数：k、Tm和Te，并将被控对象的模型参数进行显示；
频域响应步骤：主机发送频域响应指令给运动控制板卡，当运动控制板卡查询到有频域响应指令输入时，则控制被控对象从低频到高频进行摇摆运动，并记录被控对象的运动数据，记录完成后将运动数据发送给主机，主机接收完成后，利用Matlab频域拟合函数FqScan2Bode()对运动数据进行处理，得到被控对象的频域特性并将被控对象的频域响应曲线进行显示；
断开步骤：当对运动控制系统的每个自由度调试完成后，点击控制系统调试软件的断开按钮，主机会连续向运动控制板卡发送断开连接指令，如果运动控制板卡正常接收到断开连接指令，则会向主机发送断开成功标志指令，主机接收到断开成功标志指令后控制系统调试软件会提示断开成功。
3.如权利要求2所述运动控制器系统，其特征在于，所述连接通信步骤中，主机与运动控制板卡是通过串口进行通信，如果通信发生错误，一段时间内运动控制板卡不能正常收到主机发送的连接标志指令并且不能给主机回复连接成功标志指令，则控制系统调试软件会提示连接失败，需重新配置串口通信模块或检查硬件连接。
4.如权利要求2所述运动控制器系统，其特征在于，所述控制系统调试软件的轨迹规划模块设计贴近实际应用的轨迹规划指令，主机将轨迹规划指令通过串口发送给运动控制板卡，运动控制板卡控制被控对象执行该轨迹规划指令，并将该轨迹规划指令下的运动数据发送给主机，操作者通过运动数据的稳定性、误差大小等指标判断前面设计的运动参数是否符合要求。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111624977A (zh) * | 2020-05-09 | 2020-09-04 | 黄河水利职业技术学院 | 一种电容触摸屏设备的机械控制装置及方法 |
| CN112595245A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-04-02 | 深圳中科飞测科技股份有限公司 | 检测方法、检测系统及非易失性计算机可读存储介质 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203119841U (zh) * | 2013-02-27 | 2013-08-07 | 东菱技术股份有限公司 | 一种全数字交流伺服驱动器 |
| CN104052702A (zh) * | 2014-06-20 | 2014-09-17 | 西安电子科技大学 | 一种复杂噪声下数字调制信号的识别方法 |
| CN104237865A (zh) * | 2014-10-07 | 2014-12-24 | 电子科技大学 | 一种基于太赫兹雷达回波的人体目标微动信号时频分析方法 |
| CN104735449A (zh) * | 2015-02-27 | 2015-06-24 | 成都信息工程学院 | 一种基于矩形分割隔列扫描的图像传输方法及系统 |
| CN105932918A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-09-07 | 南京工程学院 | 高精数控机床的控制直线伺服系统运行速度的方法及装置 |
| CN205855410U (zh) * | 2016-08-15 | 2017-01-04 | 广东水利电力职业技术学院 | 双通道机器人码垛设备 |
| CN107807880A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-03-16 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 多自由度运动控制系统调试方法 |
-
2018
- 2018-05-03 CN CN201810415905.3A patent/CN108519745A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203119841U (zh) * | 2013-02-27 | 2013-08-07 | 东菱技术股份有限公司 | 一种全数字交流伺服驱动器 |
| CN104052702A (zh) * | 2014-06-20 | 2014-09-17 | 西安电子科技大学 | 一种复杂噪声下数字调制信号的识别方法 |
| CN104237865A (zh) * | 2014-10-07 | 2014-12-24 | 电子科技大学 | 一种基于太赫兹雷达回波的人体目标微动信号时频分析方法 |
| CN104735449A (zh) * | 2015-02-27 | 2015-06-24 | 成都信息工程学院 | 一种基于矩形分割隔列扫描的图像传输方法及系统 |
| CN105932918A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-09-07 | 南京工程学院 | 高精数控机床的控制直线伺服系统运行速度的方法及装置 |
| CN205855410U (zh) * | 2016-08-15 | 2017-01-04 | 广东水利电力职业技术学院 | 双通道机器人码垛设备 |
| CN107807880A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-03-16 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 多自由度运动控制系统调试方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111624977A (zh) * | 2020-05-09 | 2020-09-04 | 黄河水利职业技术学院 | 一种电容触摸屏设备的机械控制装置及方法 |
| CN112595245A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-04-02 | 深圳中科飞测科技股份有限公司 | 检测方法、检测系统及非易失性计算机可读存储介质 |
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