CN112560276A - 一种载荷谱的生成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种载荷谱的生成方法，其适用于静载荷疲劳加载试验，所述载荷谱是根据载荷谱参数生成的各个载荷步的集合，其方法步骤包括根据载荷谱参数形成以载荷步为元素的组合、按执行顺序依次生成各个载荷步信号、将各个载荷步信号拼接形成载荷谱信号。这种方法结构简单，算法程序稳定可靠，适用于静载荷疲劳加载试验。

Description

一种载荷谱的生成方法
技术领域
本发明涉及一种载荷谱的生成方法，其适用于静载荷疲劳加载试验。
背景技术
结构静力试验技术，是用试验的方法观察和研究结构在静载荷作用下的强度、刚度、稳定性以及应力、变形分布情况的一门实用工程学科。结构静力试验就是在试验室的条件下，用试验装置再现载荷及边界条件，观测和研究结构的零部件的应力状态的试验。它不仅是验证结构形式的合理性和结构静力分析正确性的重要手段，而且还为建立新的分析模型和工程理论提供结构特性参数，对改进结构设计、减小结构质量以及提高产品可靠性等方面起着重大作用。结构静力试验大多是全尺寸试验，试件价格昂贵。因此要求加载过程有较高的精确度和可靠性。同时由于结构静力试验周期短，试件经常改变，这给加载控制的选择带来较大的困难。
在结构静力试验控制方面常见的控制手段为闭环数字控制。闭环数字控制的控制过程是周期性循环的，是按照预先编制好的程序在CPU的控制下进行的。由CPU随时计算出各加载点的给定加载值，并与实际加载值进行比较，按一定数学模型计算出控制量，据此控制量驱动电液伺服阀，调节作动筒的上下腔压力，达到控制载荷的目的。成熟的多通道静力加载控制系统基本由国外垄断，国外相关产品功能完备，可靠性高，但与航天静力实验规范、操作流程等并不完全匹配。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对现有技术中的上述不足和需求，本发明提出一种载荷谱的生成方法，该载荷谱具有底层可执行性，其既能够实现连续载荷谱的生成，也能够对所述载荷谱进行单步调节、单点控制、选择谱段控制、指令追反馈和停止到零等操作，实现加载控制过程中指令信号的实时处理，为自主控制器的开发奠定了基础。
(二)技术方案
一种载荷谱的生成方法，其适用于静载荷疲劳加载试验，所述载荷谱是根据载荷谱参数生成的各个载荷步的集合，所述方法包括以下步骤：
S1.载荷谱参数的形成：所述载荷谱参数包括载荷步目标值数组、载荷步参数、载荷步组、大载荷步、最终载荷谱；所述目标值数组表示各个控制通道的控制指令的值；所述目标值数组为多个，用以表示控制指令到达的目标，并根据灵敏度转换成用于计算的模拟量；所述载荷步参数即为执行指令信息，所述载荷步参数包括到达目标值的时间、运行曲线的类型、重复到达目标值的次数以及所到达的目标值的编号，其中，到达目标值的次数是指信号从起始值变化到目标值后的次数为一次，返回原值再次变化到目标值后为二次，依次类推；将不同的载荷步按试验要求进行排序组合，以形成载荷步组，所述载荷步组为多个且彼此不同；将不同的载荷步组进行排序组合，同时设置每个载荷步组的重复次数，以形成多个不同的大载荷步；由多个大载荷步进而组合成最终载荷谱；
S2.载荷步集合的形成：所述载荷步集合指将载荷谱参数中的目标值数组根据编号组成所有完整的载荷步参数并形成参数集合；将载荷步组、大载荷步和最终载荷谱组成由各个载荷步编号形成的数组，根据编号能够索引到具体的载荷步参数；
S3.载荷步信号的形成：根据查表插值算法按照载荷步编号形成的数组中的顺序生成各个载荷步信号；
S4.载荷谱信号的形成：按顺序将各个载荷步信号拼接形成相应的载荷谱信号。
所述步骤S3具体为：
首先，获取固定的曲线信号基本点，选取一个周期内的基本点，所述基本点由信号发生器生成；假设：
一个周期内的正弦信号为：
Figure BDA0002852186580000031
一个周期内的三角波信号为：
Figure BDA0002852186580000032
上述两式中x为自变量，通过取值计算出需要的基本点，y为x的函数，基本点与其值对应；假设所述一个周期内的基本点为1024个，则在正弦信号中通过1024个相应的x值获得相应y值，其中x取
Figure BDA0002852186580000033
在三角波信号中通过1024个相应的x值获得相应的y值，其中x取
Figure BDA0002852186580000034
上述获得的y值表示两种波形信号下相应基本点的函数值，通过选取不同曲线基本点得到不同的信号；针对不同曲线的两组y值是相对独立的，即若需要的信号为正弦信号，则选取正弦信号的x生成相应的y值作为基本点，若需要的信号为三角波信号，则选取三角波信号的x生成相应的y值作为基本点；当取1024个基本点时，其中前512个基本点为前半基本点，y值的变化为从0～1且不包含0，后512个基本点为后半基本点，y值的变化为从1～0且不包含1；将基本点、载荷步中的参数和采样频率通过差值算法和乘法器运算得到载荷步信号。
为了提高精度，所述一个周期内的基本点设置为2048个，即在x值的相应取值区间内等间隔选取2048个值，相应的求得的y值即为2048个基本点。
实施所述步骤S3时，基本点、载荷步中的参数和采样频率存储在不同的寄存器中，根据曲线类型选择需要使用的1024或2048个基本点；将基本点、采样频率、时间和次数通过插值算法生成实时数值点，将实时数值点与目标值和当前值进行运算得到实时的载荷步信号。
在插值算法实现中，对曲线基本点进行查表插值是将当前相位的一部分字节长度作为地址进行查表，另一部分字节长度做线性插值运算；每经过一次基本点数据的查表与线性插值计算，相位进行累加，累加量与通过所用时间参数算得的曲线频率和当前采样频率有关，对于正弦信号，其相位角
Figure BDA0002852186580000041
角速度ω和频率f的关系如下：
Figure BDA0002852186580000042
在采样频率固定的情况下，对于采样周期Δt为固定值的离散系统而言，有：
Figure BDA0002852186580000043
其中，n为从1开始的整数，
Figure BDA0002852186580000044
表示初始相位，
Figure BDA0002852186580000045
表示n个采样周期后的相位；取采样频率R＝1/Δt，则：
Figure BDA0002852186580000046
令
Figure BDA0002852186580000047
上式表征了归一化的累加相位pn与曲线频率f和采样频率R的关系，在差值算法实现上，设置pn的数据格式为无符号的32位定点类型，而基本点在寄存器中的存储类型为无符号16位定点类型，在基本点为1024个的基础上，每两个基本点之间进行27次插值，相位pn的高10位对应着基本点的存储地址以用于查表索引，高10位即210＝1024，对应1024个基本点的索引地址；高10位之后的7位即27，其大小与插值次数对应，以用于线性插值计算插入点yn：
Figure BDA0002852186580000051
其中，
Figure BDA0002852186580000052
是由相位pn的高10位作为查表的地址从基本点寄存器中索引到的值，
Figure BDA0002852186580000053
是紧邻
Figure BDA0002852186580000054
的下一个值，xp7是由相位pn的后高7位的大小决定的一个[0,1)之间的数值；若基本点为2048个点，每两个基本点之间则进行26次插值，相位pn的高11位即211＝2048，其对应着2048个基本点的存储地址，高11位之后的6位即26，其大小与插值次数对应。
在实施步骤S4时，在算法上对载荷步之间实施连接，且对载荷步不断更新以保证两个载荷步之间的有序连接，在底层程序中，寄存器存储载荷谱参数，根据每个载荷步参数在载荷谱中的位置，按照奇偶将需要执行的第0个和第1个载荷步参数存储在各个通道的缓存参数寄存器的地址0和1中，其中数组索引从0开始，执行程序首先从缓存参数寄存器地址0中读取参数，根据步骤S3生成载荷步信号，完成后立即切换到缓存参数寄存器地址1中读取参数，生成下一个载荷步信号，在切换缓存参数寄存器地址的同时，载荷谱参数按顺序生成第2个载荷步参数，并将其存储在执行完的缓存参数寄存器地址0中，后续载荷步依次执行，直到运行完所有载荷步；在各个载荷步连接过程中，根据载荷步生成过程中得到的不同载荷步信号Yi，Yi+1直接进行连接可得到两个载荷步的平稳过渡；在Y生成过程中，实时存储当前Y(k)值，当一个载荷步Yi运行完成后，信号的值为Y(k＝N)，其中N为插值后新数值点的数量，将Y(k＝N)作为下一个载荷步的起始值参与运算得到Yi+1，这样Yi，Yi+1之间不会出现跳变。
在实时生成过程中，每满半周期计数1次，若载荷步中参数中次数为m，则共计数2m-1后停止计算，并将数值1代替计算出的最后的插值点，保证查表插值运算的最后一个有效值为1实时输出；所有计算输出的新数值点同样为归一化数据，与目标值和起始值的差值进行比例运算得到从起始值到目标值的具体增量，与起始值进行累加得到当前载荷步的输出信号，所述输出信号最后一个离散点的值为下一个载荷步进行查表插值算法的起始值。
所述载荷谱具备单步执行、单点控制、选择谱段执行、指令追反馈和停止到零的控制功能。
在载荷谱停止到零程序中，设置有目标值为0的特殊载荷步，该特殊载荷步存储在缓存参数寄存器地址2中，执行该程序时，将当前输出信号值作为特殊载荷步的起始值，直接切换到缓存参数寄存器地址2中读取参数，生成该特殊载荷步信号，该特殊载荷步运行完后不再执行其他载荷步。
单步执行、单点控制和选择谱段执行控制功能均通过对运行中的载荷谱进行设置来实现，单步执行指运行一个载荷步即保持最后的输出；单点控制指重新设置一个载荷步并执行；选择谱段执行指根据选择载荷谱中某个位置的载荷步开始运行；不论何种载荷谱或载荷步的运行方式，均在载荷步参数中寄存有载荷步的位置信息和最终载荷步位置信息。根据当前运行载荷步位置判断需要寄存的后续载荷步，根据最终载荷步位置信息明确何时运行完载荷谱；根据需要运行的载荷谱或载荷步，程序在生成所有信号后自动停止，即载荷步不再更新；每选择一次运行中的载荷谱，缓存参数寄存器地址0和1中便更新一次参数信息，同时在载荷谱生成方法中，有实时存储的Y(k)，载荷谱停止时，生成暂停，载荷谱信号能够保持在当前的Y(k)输出。
(三)有益效果
本发明的一种载荷谱生成方法，载荷谱中的参数可以由操作人员根据试验需求和控制通道定义目标值，目标值为一维数组，包含每个控制通道的目标值，进而通过定义多个目标值用于形成不同通道的不同载荷步；根据目标值定义的不同的载荷步中，除包含目标值外，还包含时间、曲线类型(如三角波曲线或正弦曲线等)、执行次数等参数。选取不同的载荷步形成一个载荷步组，不同的载荷步组及其重复次数组成一个大载荷步，不同的大载荷步及其重复次数组成一个试验谱，即载荷谱。本发明首先基于目标值生成一个个载荷步；进而获取一个周期的基本点，2的十次方(即1024)或2的十一次方(即2048)个点；第三步以半周期点为基础，通过查表插值算法形成当前控制频率下的一个载荷步的加载信号；第四步将各个载荷步的加载信号连接形成载荷谱信号，并根据不同试验要求实现载荷谱的各种控制。这种方法结构简单，算法程序稳定可靠，适用于静载荷疲劳加载试验。
附图说明
图1本发明的一种载荷谱生成方法的示意图。
图2本发明的一种载荷谱生成方法中的载荷步集合示意图。
图3本发明的一种载荷谱生成方法中载荷步生成流程图。
图4本发明的一种载荷谱生成方法中载荷步生成实施图。
图5本发明的一种载荷谱生成方法中载荷步连接逻辑图。
图6本发明的一种载荷谱生成方法中载荷谱控制程序逻辑图。
具体实施方式
参照图1：
一种载荷谱的生成方法，其适用于静载荷疲劳加载试验，其特征在于，所述载荷谱是根据载荷谱参数生成的各个载荷步的集合，所述方法包括以下步骤：
S1.载荷谱参数的形成：所述载荷谱参数包括载荷步目标值数组、载荷步参数、载荷步组、大载荷步、最终载荷谱；所述目标值数组表示各个控制通道的控制指令的值；所述目标值数组为多个，用以表示控制指令到达的目标，并根据灵敏度转换成用于计算的模拟量；所述载荷步参数即为执行指令信息，所述载荷步参数包括到达目标值的时间、运行曲线的类型、重复到达目标值的次数以及所到达的目标值的编号，其中，到达目标值的次数是指信号从起始值变化到目标值后的次数为一次，返回原值再次变化到目标值后为二次，依次类推；将不同的载荷步按试验要求进行排序组合，以形成载荷步组，所述载荷步组为多个且彼此不同；将不同的载荷步组进行排序组合，同时设置每个载荷步组的重复次数，以形成多个不同的大载荷步；由多个大载荷步进而组合成最终载荷谱；
S2.载荷步集合的形成：所述载荷步集合指将载荷谱参数中的目标值数组根据编号组成所有完整的载荷步参数并形成参数集合；将载荷步组、大载荷步和最终载荷谱组成由各个载荷步编号形成的数组，根据编号能够索引到具体的载荷步参数；
S3.载荷步信号的形成：根据查表插值算法按照载荷步编号形成的数组中的顺序生成各个载荷步信号；
S4.载荷谱信号的形成：按顺序将各个载荷步信号拼接形成相应的载荷谱信号。
参照图2：
其中，所述步骤S2具体为：
首先根据载荷步参数中目标值的编号索引到相应的具体目标值，将所述具体目标值和其他参数组合形成新的载荷步参数；其次，根据载荷步组、大载荷步和最终载荷谱形成具有载荷步编号的载荷步编号数组，根据编号能够索引到具体的新载荷步参数。
参照图3：
其中，所述步骤S3具体为：
首先，获取固定的曲线信号基本点，选取一个周期内的基本点，所述基本点由信号发生器生成；假设：
一个周期内的正弦信号为：
Figure BDA0002852186580000091
一个周期内的三角波信号为：
Figure BDA0002852186580000092
上述两式中x为自变量，通过取值计算出需要的基本点，y为x的函数，基本点与其值对应；假设所述一个周期内的基本点为1024个，则在正弦信号中通过1024个相应的x值获得相应y值，其中x取
Figure BDA0002852186580000093
在三角波信号中通过1024个相应的x值获得相应的y值，其中x取
Figure BDA0002852186580000094
上述获得的y值表示两种波形信号下相应基本点的函数值，通过选取不同曲线基本点得到不同的信号；针对不同曲线的两组y值是相对独立的，即若需要的信号为正弦信号，则选取正弦信号的x生成相应的y值作为基本点，若需要的信号为三角波信号，则选取三角波信号的x生成相应的y值作为基本点；当取1024个基本点时，其中前512个基本点为前半基本点，y值的变化为从0～1且不包含0，后512个基本点为后半基本点，y值的变化为从1～0且不包含1；为了提高精度，所述一个周期内的基本点设置为2048个，即在x值的相应取值区间内等间隔选取2048个值，相应的求得的y值即为2048个基本点；将基本点、载荷步中的参数和采样频率通过差值算法和乘法器运算得到载荷步信号。
具体的：采样频率为2000Hz，时间为2s，通过对前半基本点进行插值，可以得到4000个点的信号，该信号从0～1按规定的曲线类型变化，将该信号记作y1；采取同样的方法对后半基本点进行插值，得到从1～0变化的4000个点的信号，该信号记作y2；根据得到的y1，通过起始值与目标值运算可得到运行一次的载荷步信号，根据y2、y1与起始值和目标值的运算可得到运行多次的载荷步信号，多次到达目标值形成的信号是连贯且平稳的离散周期信号，该信号记作Y，即为一个载荷步信号。
参见图4：
实施所述步骤S3时，基本点、载荷步中的参数和采样频率存储在不同的寄存器中，根据曲线类型选择需要使用的1024或2048个基本点；将基本点、采样频率、时间和次数通过插值算法生成实时数值点，将实时数值点与目标值和当前值进行运算得到实时的载荷步信号。
在插值算法实现中，对曲线基本点进行查表插值是将当前相位的一部分字节长度作为地址进行查表，另一部分字节长度做线性插值运算；每经过一次基本点数据的查表与线性插值计算，相位进行累加，累加量与通过所用时间参数算得的曲线频率和当前采样频率有关，对于正弦信号，其相位角
Figure BDA0002852186580000103
角速度ω和频率f的关系如下：
Figure BDA0002852186580000101
在采样频率固定的情况下，对于采样周期Δt为固定值的离散系统而言，有：
Figure BDA0002852186580000102
其中，n为从1开始的整数，
Figure BDA0002852186580000104
表示初始相位，
Figure BDA0002852186580000105
表示n个采样周期后的相位；取采样频率R＝1/Δt，则：
Figure BDA0002852186580000111
令
Figure BDA0002852186580000112
上式表征了归一化的累加相位pn与曲线频率f和采样频率R的关系，在差值算法实现上，设置pn的数据格式为无符号的32位定点类型，而基本点在寄存器中的存储类型为无符号16位定点类型，在基本点为1024个的基础上，每两个基本点之间进行27次插值，相位pn的高10位对应着基本点的存储地址以用于查表索引，高10位即210＝1024，对应1024个基本点的索引地址；高10位之后的7位即27，其大小与插值次数对应，以用于线性插值计算插入点yn：
Figure BDA0002852186580000113
其中，
Figure BDA0002852186580000114
是由相位pn的高10位作为查表的地址从基本点寄存器中索引到的值，
Figure BDA0002852186580000115
是紧邻
Figure BDA0002852186580000116
的下一个值，xp7是由相位pn的后高7位的大小决定的一个[0,1)之间的数值；若基本点为2048个点，每两个基本点之间则进行26次插值，相位pn的高11位即211＝2048，其对应着2048个基本点的存储地址，高11位之后的6位即26，其大小与插值次数对应。
在实时生成过程中，每满半周期计数1次，若载荷步中参数中次数为m，则共计数2m-1后停止计算，并将数值1代替计算出的最后的插值点，保证查表插值运算的最后一个有效值为1实时输出；所有计算输出的新数值点同样为归一化数据，与目标值和起始值的差值进行比例运算得到从起始值到目标值的具体增量，与起始值进行累加得到当前载荷步的输出信号，所述输出信号最后一个离散点的值为下一个载荷步进行查表插值算法的起始值。
参见图5：
在实施步骤S4时，在算法上对载荷步之间实施连接，且对载荷步不断更新以保证两个载荷步之间的有序连接，在底层程序中，寄存器存储载荷谱参数，根据每个载荷步参数在载荷谱中的位置，按照奇偶将需要执行的第0个和第1个载荷步参数存储在各个通道的缓存参数寄存器的地址0和1中，其中数组索引从0开始，执行程序首先从缓存参数寄存器地址0中读取参数，根据步骤S3生成载荷步信号，完成后立即切换到缓存参数寄存器地址1中读取参数，生成下一个载荷步信号，在切换缓存参数寄存器地址的同时，载荷谱参数按顺序生成第2个载荷步参数，并将其存储在执行完的缓存参数寄存器地址0中，后续载荷步依次执行，直到运行完所有载荷步；在各个载荷步连接过程中，根据载荷步生成过程中得到的不同载荷步信号Yi，Yi+1直接进行连接可得到两个载荷步的平稳过渡；在Y生成过程中，实时存储当前Y(k)值，当一个载荷步Yi运行完成后，信号的值为Y(k＝N)，其中N为插值后新数值点的数量，将Y(k＝N)作为下一个载荷步的起始值参与运算得到Yi+1，这样Yi，Yi+1之间不会出现跳变。
参照图6：
所述载荷谱具备单步执行、单点控制、选择谱段执行、指令追反馈和停止到零的控制功能。
在载荷谱停止到零程序中，设置有目标值为0的特殊载荷步，该特殊载荷步存储在缓存参数寄存器地址2中，执行该程序时，将当前输出信号值作为特殊载荷步的起始值，直接切换到缓存参数寄存器地址2中读取参数，生成该特殊载荷步信号，该特殊载荷步运行完后不再执行其他载荷步。
单步执行、单点控制和选择谱段执行控制功能均通过对运行中的载荷谱进行设置来实现，单步执行指运行一个载荷步即保持最后的输出；单点控制指重新设置一个载荷步并执行；选择谱段执行指根据选择载荷谱中某个位置的载荷步开始运行；不论何种载荷谱或载荷步的运行方式，均在载荷步参数中寄存有载荷步的位置信息和最终载荷步位置信息。根据当前运行载荷步位置判断需要寄存的后续载荷步，根据最终载荷步位置信息明确何时运行完载荷谱；根据需要运行的载荷谱或载荷步，程序在生成所有信号后自动停止，即载荷步不再更新；每选择一次运行中的载荷谱，缓存参数寄存器地址0和1中便更新一次参数信息，同时在载荷谱生成方法中，有实时存储的Y(k)，载荷谱停止时，生成暂停，载荷谱信号能够保持在当前的Y(k)输出。

Claims (10)

1.一种载荷谱的生成方法，其适用于静载荷疲劳加载试验，其特征在于，所述载荷谱是根据载荷谱参数生成的各个载荷步的集合，所述方法包括以下步骤：
S1.载荷谱参数的形成：所述载荷谱参数包括载荷步目标值数组、载荷步参数、载荷步组、大载荷步、最终载荷谱；所述目标值数组表示各个控制通道的控制指令的值；所述目标值数组为多个，用以表示控制指令到达的目标，并根据灵敏度转换成用于计算的模拟量；所述载荷步参数即为执行指令信息，所述载荷步参数包括到达目标值的时间、运行曲线的类型、重复到达目标值的次数以及所到达的目标值的编号，其中，到达目标值的次数是指信号从起始值变化到目标值后的次数为一次，返回原值再次变化到目标值后为二次，依次类推；将不同的载荷步按试验要求进行排序组合，以形成载荷步组，所述载荷步组为多个且彼此不同；将不同的载荷步组进行排序组合，同时设置每个载荷步组的重复次数，以形成多个不同的大载荷步；由多个大载荷步进而组合成最终载荷谱；
S2.载荷步集合的形成：所述载荷步集合指将载荷谱参数中的目标值数组根据编号组成所有完整的载荷步参数并形成参数集合；将载荷步组、大载荷步和最终载荷谱组成由各个载荷步编号形成的数组，根据编号能够索引到具体的载荷步参数；
S3.载荷步信号的形成：根据查表插值算法按照载荷步编号形成的数组中的顺序生成各个载荷步信号；
S4.载荷谱信号的形成：按顺序将各个载荷步信号拼接形成相应的载荷谱信号。
2.如权利要求1所述的一种载荷谱的生成方法，其特征在于，其中，所述步骤S3具体为：
首先，获取固定的曲线信号基本点，选取一个周期内的基本点，所述基本点由信号发生器生成；假设：
一个周期内的正弦信号为：
Figure FDA0002852186570000021
一个周期内的三角波信号为：
Figure FDA0002852186570000022
上述两式中x为自变量，通过取值计算出需要的基本点，y为x的函数，基本点与其值对应；假设所述一个周期内的基本点为1024个，则在正弦信号中通过1024个相应的x值获得相应y值，其中x取
Figure FDA0002852186570000023
在三角波信号中通过1024个相应的x值获得相应的y值，其中x取
Figure FDA0002852186570000024
上述获得的y值表示两种波形信号下相应基本点的函数值，通过选取不同曲线基本点得到不同的信号；针对不同曲线的两组y值是相对独立的，即若需要的信号为正弦信号，则选取正弦信号的x生成相应的y值作为基本点，若需要的信号为三角波信号，则选取三角波信号的x生成相应的y值作为基本点；当取1024个基本点时，其中前512个基本点为前半基本点，y值的变化为从0～1且不包含0，后512个基本点为后半基本点，y值的变化为从1～0且不包含1；将基本点、载荷步中的参数和采样频率通过差值算法和乘法器运算得到载荷步信号。
3.如权利要求2所述的一种载荷谱的生成方法，其特征在于，为了提高精度，所述一个周期内的基本点设置为2048个，即在x值的相应取值区间内等间隔选取2048个值，相应的求得的y值即为2048个基本点。
4.如权利要求2或3所述的一种载荷谱的生成方法，其特征在于，实施所述步骤S3时，基本点、载荷步中的参数和采样频率存储在不同的寄存器中，根据曲线类型选择需要使用的1024或2048个基本点；将基本点、采样频率、时间和次数通过插值算法生成实时数值点，将实时数值点与目标值和当前值进行运算得到实时的载荷步信号。
5.如权利要求4所述的一种载荷谱的生成方法，其特征在于，在插值算法实现中，对曲线基本点进行查表插值是将当前相位的一部分字节长度作为地址进行查表，另一部分字节长度做线性插值运算；每经过一次基本点数据的查表与线性插值计算，相位进行累加，累加量与通过所用时间参数算得的曲线频率和当前采样频率有关，对于正弦信号，其相位角
Figure FDA0002852186570000031
角速度ω和频率f的关系如下：
Figure FDA0002852186570000032
在采样频率固定的情况下，对于采样周期Δt为固定值的离散系统而言，有：
Figure FDA0002852186570000033
其中，n为从1开始的整数，
Figure FDA0002852186570000034
表示初始相位，
Figure FDA0002852186570000035
表示n个采样周期后的相位；取采样频率R＝1/Δt，则：
Figure FDA0002852186570000036
令
Figure FDA0002852186570000037
上式表征了归一化的累加相位pn与曲线频率f和采样频率R的关系，在差值算法实现上，设置pn的数据格式为无符号的32位定点类型，而基本点在寄存器中的存储类型为无符号16位定点类型，在基本点为1024个的基础上，每两个基本点之间进行27次插值，相位pn的高10位对应着基本点的存储地址以用于查表索引，高10位即210＝1024，对应1024个基本点的索引地址；高10位之后的7位即27，其大小与插值次数对应，以用于线性插值计算插入点yn：
Figure FDA0002852186570000041
其中，
Figure FDA0002852186570000042
是由相位pn的高10位作为查表的地址从基本点寄存器中索引到的值，
Figure FDA0002852186570000043
是紧邻
Figure FDA0002852186570000044
的下一个值，xp7是由相位pn的后高7位的大小决定的一个[0,1)之间的数值；若基本点为2048个点，每两个基本点之间则进行26次插值，相位pn的高11位即211＝2048，其对应着2048个基本点的存储地址，高11位之后的6位即26，其大小与插值次数对应。
6.如权利要求5所述的一种载荷谱的生成方法，其特征在于，在实施步骤S4时，在算法上对载荷步之间实施连接，且对载荷步不断更新以保证两个载荷步之间的有序连接，在底层程序中，寄存器存储载荷谱参数，根据每个载荷步参数在载荷谱中的位置，按照奇偶将需要执行的第0个和第1个载荷步参数存储在各个通道的缓存参数寄存器的地址0和1中，其中数组索引从0开始，执行程序首先从缓存参数寄存器地址0中读取参数，根据步骤S3生成载荷步信号，完成后立即切换到缓存参数寄存器地址1中读取参数，生成下一个载荷步信号，在切换缓存参数寄存器地址的同时，载荷谱参数按顺序生成第2个载荷步参数，并将其存储在执行完的缓存参数寄存器地址0中，后续载荷步依次执行，直到运行完所有载荷步；在各个载荷步连接过程中，根据载荷步生成过程中得到的不同载荷步信号Yi，Yi+1直接进行连接可得到两个载荷步的平稳过渡；在Y生成过程中，实时存储当前Y(k)值，当一个载荷步Yi运行完成后，信号的值为Y(k＝N)，其中N为插值后新数值点的数量，将Y(k＝N)作为下一个载荷步的起始值参与运算得到Yi+1，这样Yi，Yi+1之间不会出现跳变。
7.如权利要求6所述的一种载荷谱的生成方法，其特征在于，在实时生成过程中，每满半周期计数1次，若载荷步中参数中次数为m，则共计数2m-1后停止计算，并将数值1代替计算出的最后的插值点，保证查表插值运算的最后一个有效值为1实时输出；所有计算输出的新数值点同样为归一化数据，与目标值和起始值的差值进行比例运算得到从起始值到目标值的具体增量，与起始值进行累加得到当前载荷步的输出信号，所述输出信号最后一个离散点的值为下一个载荷步进行查表插值算法的起始值。
8.如权利要求7所述的一种载荷谱的生成方法，其特征在于，所述载荷谱具备单步执行、单点控制、选择谱段执行、指令追反馈和停止到零的控制功能。
9.如权利要求8所述的一种载荷谱的生成方法，其特征在于，在载荷谱停止到零程序中，设置有目标值为0的特殊载荷步，该特殊载荷步存储在缓存参数寄存器地址2中，执行该程序时，将当前输出信号值作为特殊载荷步的起始值，直接切换到缓存参数寄存器地址2中读取参数，生成该特殊载荷步信号，该特殊载荷步运行完后不再执行其他载荷步。
10.如权利要求8所述的一种载荷谱的生成方法，其特征在于，单步执行、单点控制和选择谱段执行控制功能均通过对运行中的载荷谱进行设置来实现，单步执行指运行一个载荷步即保持最后的输出；单点控制指重新设置一个载荷步并执行；选择谱段执行指根据选择载荷谱中某个位置的载荷步开始运行；不论何种载荷谱或载荷步的运行方式，均在载荷步参数中寄存有载荷步的位置信息和最终载荷步位置信息。根据当前运行载荷步位置判断需要寄存的后续载荷步，根据最终载荷步位置信息明确何时运行完载荷谱；根据需要运行的载荷谱或载荷步，程序在生成所有信号后自动停止，即载荷步不再更新；每选择一次运行中的载荷谱，缓存参数寄存器地址0和1中便更新一次参数信息，同时在载荷谱生成方法中，有实时存储的Y(k)，载荷谱停止时，生成暂停，载荷谱信号能够保持在当前的Y(k)输出。
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