基于dSPACE的频率特性测试系统的研究
基于dSPACE的交流调速系统实验平台设计
第32卷 第1期2010年2月电气电子教学学报JO U RN A L O F EEEVol.32 No.1Feb.2010基于dSPACE 的交流调速系统实验平台设计张 浩(江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013)收稿日期:2009 09 22;修回日期:2009 11 25作者简介:张 浩(1976 ),男,博士研究生,讲师,主要从事运动控制、神经网络控制的研究,E mail:h zhang@摘 要:为满足现代电力拖动控制系统及其相关课程的教学和科研要求,本文设计了一套以dS PAC E 为核心的新型交流调速系统实验平台。
利用dS PACE 的快速控制原型方式和软硬件环境,可将M atlab/Sim ulink 中建立的复杂交流电机控制算法,应用于所设计的实验平台,实现在线运行的实时仿真实验。
结果表明,这一实验平台的设计使得各种先进控制算法应用于交流电机成为可能,且控制策略修改灵活,适合于教学实验使用。
关键词:交流调速;dSPACE 系统;实验平台中图分类号:T P273文献标识码:B 文章编号:1008 0686(2010)01 0076 04Design of AC Speed adjustable Experimental Platform Based on dSPACE SystemZHANG Hao(S chool of E lec tr ica l In f ormation Eng inee ring ,J iang su Univ er sity ,Zhenj iang 212013,China)Abstract:A new AC speed adjustable ex perimental platfo rm based dSPACE system is designed for m eetingthe teaching and r esearching requir em ents o f modern electric drive and r elated ing the m ethod of rapid co ntro l prototype and so ftw are,har dw are of dSPA CE system,the com plicated AC motors contro l ar ithmetic built in M atlab/Simulink can be applied in the desig ned ex perimental platfor m,and the hard w are in loop real time sim ulation is achieved.The results of the exper im ents show the feasibility of v ar io us advanced control ar ithmetic can be ex perimental verified on the desig ned platform.Further more,the con tro l scheme is co nvenient to modify,and the platform is suitable for teaching ex periments.Keywords:AC speed adjustable system;dSPACE sy stem;ex perim ental platform0 引言现代电力拖动控制系统 是电机学、电力电子技术、微电子技术、计算机控制技术、控制理论以及信号检测与处理技术等多门学科交叉的综合性课程。
基于dspace的ev电机系统sps测试平台设计
ZHOU Y ong-jian1， ZHANG Xiang-w en1 2 (1. School of Electronic Engineering and Automation, Guilin University of Electronic Technology,
摘要:为了更好地了解电动汽车电机系统的参数特性，提高电机系统的工作运行效率，基 于 dSPACE搭建了电动汽车电机系 统半实物仿真测试平台。利 用 dSPACE软 件 和 Matkb/Simulink搭建仿真测试模型，结 合 实 际 的 动 力 电 池 和 电 机 系 统 ，完成 平台的建立。通过测试平台在不同转速和转矩情况下，对电动汽车电机系统的驱动特性、制动特性和效率特性进行了实验 测试研究，分析了特定工况点下电机系统直流母线电压和电流的响应特性，验 证 了 响应的快速性。通过效率实验确定了高 效工作区与电机转速、转矩的关系。因此，设计的测试平台可以很方便地进行电机驱动和制动特性的测试，确定电机的高效 工作转速和转矩,对电动汽车驱动和制动行驶工况的选取具有重要意义。 关 键 词 ：电 机 系 统 测 试 ;驱 动 和 制 动 实 验 ;效 率 测 试 ;电 动 汽 车 ;半 实 物 仿 真 中图分类号:U469.72+2 文献标识码:B
A B S T R A C T ：In order to better understand the parameter characteristics of the electric vehicle motor system and im prove the working efficiency of the motor system, a semi-physical simulation test platform for the electric vehicle mo tor system was built based on dSPACE. The dSPACE software and Matlab/Simulink were used to build the simulation test model, and the actual power battery and motor system were combined to complete the platform establishment. The driving characteristics, braking characteristics and efficiency characteristics of the electric vehicle motor system were tested on the test platform under the conditions of various speeds and various torques. And the response characteristics
基于DSP的高精度频率测量系统的研究
作者简介 ： 张志文（９ ７）男， １５－ ， 西安工业大学教授 ， 主要研究方向为计算机测控技术、 智能化仪器． － ａ ： ａｇｗ ａ ｕ饥 Ｅｍ ｉ ｚ ｎ ｚ ＠ｘｔ ｅ ｌｈ ｕ ｄ
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１８ ６
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第 ２ ７卷
成本 低 ， 实现 容 易 ； 限性 在 于单 片 机 受本 身 时 钟 局
１ ［ ０ ３ ］
．
由于使 用 多 周 期 测 频 法 需 要 提 供 精 确 的
标准频率 ， 因此本 文使用 了更 高频率 的器件 Ｄ Ｐ Ｓ
作为 核心 处理器 进行 频率 测量 ．
被 测 频 率信
＿ — —－ — — —－ 一 ・ — － —— —
］ ｒ ｒ ｒ ｒ ＿ ］ ］ ＿ ］ ］
功能明确， 阅读、 调试方便、 可扩展性好 、 可靠性高 ， 采用结构化的程序设计方法来进行本 系统软件设 计主程序和 中断子程序 流程 图， 图 ３和 图 ４ 如 所
不 ．
频率和若干指令运算的限制， 计数器工作信号频率 不能太高， 从而导致测量准确度低， 可靠性差．
采用 Ｃ Ｌ ／ Ｐ Ｐ Ｄ Ｆ ＧＡ 的优 点是不 仅 可 通过 直 接
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第 ２ ７卷 第 ２期 ２０ ０ ７年 Ｏ ４月
西 安 工 业 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ Ⅺ ’ ＯＦ ＡＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩ ＣＡＬ ＵＮＩ ＶＥＲｓＴＹ １
Ｖｏ． ７ Ｎｏ ２ １２ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ．
Ａｐ ． ２ ０ ｒ ０７
系统 ． 用 ＴＭＳ ２ＶＣ ５ ２作为核 心 处理 单 元 ， 多周 期 同步测 频 法为 理 论基 础 ， 采 ３０ ５０ 以 结合 Ｄ Ｐ Ｓ 芯 片的 高精 时钟 、 快速运 算 的优 点 ， 实现 了高精度 的 频 率测 量 ， 提 出 了进 一 步提 高测 量精 度 并 的方法． 用两个 定 时器和一 个 外部 中断进 行 测 量 ， Ｐ进 行 标 准 频 率和 被 测 频 率信 号 的计 使 ＤＳ
基于DSP频率计的设计
引言频率是指某周期现象在单位时间内所重复的次数，它与时间在数学上互为倒数。
时间频率的精确测量促进了科学的发展，而科学的发展又反过来把时间频率的测量提高到新的高度。
特别在最近的几十年里，频率和时间的测量精度已达到非常高的水平，即已远远超过其他所有物理量的测量精度。
它主要的应用领域有导航和通信两大类，以及空间技术、工业生产、交通、科学研究及天文学与计量学方面。
为了适应现代技术发展的要求，新型的频率计中都使用了单片机进行数据处理，这样，由软件代替了复杂的硬件电路，使仪器的结构简化，功能增强。
本文给出一种基于TMS320F2812(简称F2812)DSP的一种简易测频方法。
该方法有效利用F2812的片内外设事件管理器的捕获功能，在被测信号的有效电平跳变沿捕获计数，电路实现多靠软件设置，运算简单，实时性好，测量精度高。
1 测量方法常用的测频方法主要有直接测频法、直接测周法以及多周期测量法。
直接测频法虽在高频段的精度较高，但在低频段的精度较低，直接测周法则恰恰相反。
多周期测量法是将被测信号和标准信号分别输入到两个计数器，其实际闸门时间不是固定值，而是被测信号周期的整数倍，因此消除了对被测信号计数时产生的±1 Hz的计数误差，其精度仅与闸门时间和标准频率有关。
因此本设计采用多周期测量法作为具体的实施方案。
2 系统的设计2．1 系统的硬件设计硬件系统总体框图如图1所示。
被测信号首先经过限幅放大、直流偏置、整形电路，变换为0～3．3 V的方波信号，然后再进入DSP，利用其定时器和捕获单元实现频率的测量。
测量完成后，一方面可由键盘设置相关参数通过LCD 显示测量结果，另一方面可通过RS一232传送给PC机显示测量结果。
另外，为了提高系统的可靠性，增加了一个自我校准电路，即在测量之前，可通过软件设置产生1 MHz的标准脉冲信号，送到信号调理模块的输入端，检测测量结果是否正确，从而达到自我校准的目的。
本设计选用美国德州仪器公司(TI)的F2812 DSP作为核心处理单元。
基于DSP的频率特性测试仪设计(精)
基于DSP的频率特性测试仪设计摘要基于直接数字频率合成技术的思想，采用现代数字信号处理和显示技术，设计了一台低成本、数字化、智能化的频率特性测试仪。
实现了对20 Hz～150 MHz范围内任意频段的被测网络幅频特性和相频特性测量。
完成了数据存储、-3曲带宽计算、峰值查找等功能，幅度检测精度达到1dBm，相位检测精度1°等指标。
关键词 DSP；DDS；幅频测量；相频测量传统扫频仪的信号源大多采用LC电路构成的振荡器，大量使用分立元器件来实现各功能，显示部分采用传统的扫描显示器。
因此传统结构的扫频仪不仅结构复杂、体积庞大、价格昂贵、操作复杂，而且由于各元件分散性大，参数变化容易受外部环境变化影响，精度不高。
目前，以Agilent等为代表的仪器生产厂家提供了多种高性能的频率特性测试仪。
但其产品主要集中在射频、微波等高频领域，中低频段的产品相对缺乏。
本文基于直接数字频率合成(DDS)的技术思想，采用DSP和FPGA架构的现代数字信号处理技术，设计了一台低成本，高度数字化和智能化的频率特性测试仪，实现了对20 Hz～150 MHz 范围内任意频段的被测网络幅频特性和相频特性测量和显示，完成了数据存储回放和传输，-3 dB带宽计算，峰值查找等功能。
幅度检测精度达到1dBm，相位检测精度1°的指标。
1 系统组成频率特性分析仪主要包括控制和数据存储处理单元、DDS信号源单元、幅度和相位检测单元、数据采集单元、显示及交互接口单元，系统总体框图如图1所示。
2 系统设计2．1 控制与数据处理单元ADSP—BF532和FPGA(EP1C3)是控制与数据存储处理单元的核心。
DSP通过PPI、SPI和PF接口与FPGA进行双向数据通信，实现键盘读取，DDS扫描，A／D采集，LCD扫描等功能，通过UART单元与计算机实现数据传输和远程控制。
FPGA完成了TFT_LCD和VGA同步显示时序转换、键盘扫描、SPI通信和信号分配等功能。
基于dSPACE的柴油机电子调速系统建模与仿真的开题报告
基于dSPACE的柴油机电子调速系统建模与仿真的开题报告1. 研究背景柴油机电子调速系统是现代内燃机控制系统的重要组成部分，具有精密度高、调节响应快、控制精度高等优点，已经成为柴油机控制的主流技术路线。
在实际应用中，往往需要根据不同的工况下的负载需求实时调整柴油机的转速，并进行控制，以达到最佳效果。
2. 研究目的本研究旨在基于dSPACE系统，建立柴油机电子调速系统的数学模型，并进行仿真验证。
通过模型调试，优化柴油机电子调速系统的控制算法，提高柴油机效率和性能，并为实际工程应用提供技术支持。
3. 研究内容和方法3.1 研究内容本研究主要包括以下几个方面的内容：1）柴油机调速系统的原理和结构分析2）建立柴油机电子调速系统的数学模型3）搭建dSPACE仿真平台，进行柴油机电子调速系统的仿真验证4）优化柴油机电子调速系统的控制算法，提高柴油机效率和性能3.2 研究方法本研究采用以下方法：1）理论分析法，对柴油机调速系统的原理和结构进行分析，制定研究方案2）计算机仿真系统建模法，建立柴油机电子调速系统的数学模型3）dSPACE仿真平台搭建法，进行柴油机电子调速系统的仿真验证4）实验和数据处理法，优化柴油机电子调速系统的控制算法4. 预期成果和意义4.1 预期成果1）建立柴油机电子调速系统的数学模型，并进行仿真验证2）优化柴油机电子调速系统的控制算法，提高柴油机效率和性能3）提供柴油机电子调速系统的技术支持，为实际工程应用提供参考4.2 预期意义本研究将为柴油机电子调速系统的控制算法优化提供技术支持，为实际工程应用提供参考。
同时，本研究可为柴油机调速系统的研究提供借鉴和参考，推进柴油机调速系统的研究和发展。
基于DSP的直接数字频率合成(DDS)技术研究的开题报告
基于DSP的直接数字频率合成（DDS）技术研究的开题报告一、选题背景数字频率合成（DDS）是一种基于数字信号处理器（DSP）的频率合成技术，它通过数字信号计算和处理，生成精准的高稳定度、高速度、高精度的正弦波信号。
DDS技术具有输出频率范围广、频率稳定度高、调节速度快、通带平坦度高、量子噪声小等特点。
因此，在广泛的领域如通信、雷达、天文学、医学成像、工业控制等中应用广泛。
二、选题意义DDS技术的应用广泛且具有重大意义。
根据市场需求，DDS技术需要不断地向高速、高密度、高能效等方向发展。
因此，对基于DSP的直接数字频率合成（DDS）技术研究及其应用具有深远意义，对DDS技术的研究也需要不懈的探索。
三、研究内容本课题旨在探究基于DSP的直接数字频率合成（DDS）技术，主要研究内容包括：1. DDS技术原理及其数学模型。
2. DDS技术信号分析及其设计。
3. DDS技术在通信、雷达、医学成像等领域的应用。
4. DDS技术的发展趋势及其未来应用前景。
四、研究方法本课题采用文献资料法和实验法相结合的研究方法。
文献资料法是获取DDS技术的基本原理、发展历程和应用方向的重要手段。
实验法通过搭建实验平台，对 DDS信号进行生成、测试、分析，验证DDS技术在不同领域的应用。
五、预期成果本研究预期达到以下目标：1. 系统地阐述基于DSP的直接数字频率合成（DDS）技术的原理、特点和参数计算方法等基础知识。
2. 提供DDS技术在不同领域的应用案例分析。
3. 预测DDS技术在未来发展趋势和应用方向，探讨DDS技术未来的前景。
4. 设计简单实现DDS信号生成器的实验装置，通过实验验证DDS 技术的有效性。
六、研究方案1. 阅读相关文献，深入了解DDS技术的原理和应用。
2. 设计并搭建DDS信号生成器的实验装置，并进行测试和分析。
3. 分析实验结果，总结相关数据，撰写实验报告。
4. 综合各方面结果，完成研究报告。
七、研究难点DDS技术虽然应用广泛，但它有其自身的研究难点。
基于信号统计特性的频谱检测算法研究的开题报告
基于信号统计特性的频谱检测算法研究的开题报告一、研究背景和意义随着通信技术的不断发展和普及，无线电频谱资源越来越紧缺。
而频谱监测技术是通过对频谱进行监测和分析，以实现频谱管理、频谱分配以及干扰处理等目的的重要手段。
频谱监测技术的发展需要先进的频谱检测算法作为支撑，因此，提高频谱检测算法的准确性、灵敏性和鲁棒性是一个重要的研究方向。
传统的频谱检测算法主要基于能量特性进行检测，但是，随着通信技术的不断更新换代，信号的特性越来越复杂，这种基于能量特性的检测方法已经无法满足对复杂信号的频谱检测需求。
因此，基于信号统计特性的频谱检测算法成为了当前的研究热点。
这种算法可以通过对信号的统计特性（如高斯分布、稀疏性等）进行建模，从而实现对复杂信号的准确检测。
二、研究目标和内容本论文旨在设计基于信号统计特性的频谱检测算法，并探究其在实际应用中的适用性和有效性。
具体的研究内容包括：1. 介绍频谱监测技术的基本原理和应用背景；2. 综述目前频谱检测算法的研究现状和存在问题；3. 设计基于信号统计特性的频谱检测算法，并对其进行模拟分析；4. 对该算法通过实验进行验证，并与其他算法进行对比评估；5. 对该算法在实际应用中的可行性和有效性进行评价。
三、研究方法和技术路线本论文的研究方法主要包括理论分析和实验验证。
其中，理论分析主要采用概率统计、信号处理等理论方法，设计基于信号统计特性的频谱检测算法，并通过计算机模拟进行结果分析和优化。
实验验证阶段主要通过设备实验和仿真实验两种方法进行。
具体的技术路线如下：1. 研究频谱监测技术的基本原理和应用背景；2. 综述目前频谱检测算法的研究现状和存在问题；3. 确定研究对象和实验流程；4. 收集和处理无线电频谱数据；5. 根据信号统计特性设计频谱检测算法，并进行计算机模拟实验；6. 设备实验和仿真实验验证算法的有效性和可行性；7. 分析实验结果，总结结论。
四、论文预期成果本论文预期达到以下成果：1. 设计一种基于信号统计特性的频谱检测算法，并分析其准确性、灵敏性和鲁棒性；2. 对该算法在实验中的表现进行验证，并与其他算法进行比较；3. 探究信号统计特性在频谱检测中的应用价值；4. 提出改进算法的建议和要点，为进一步提高频谱检测算法的准确性和实用性提供参考。
基于DSP和CPLD的高精度频率测量系统设计
基于DSP和CPLD的高精度频率测量系统设计
席鹏;李军;於二军
【期刊名称】《航空计算技术》
【年(卷),期】2010(040)002
【摘要】介绍了以CPLD(Complex Programmable Logic Device)为核心处理芯片的频率测量系统,整个系统由信号调理电路、CPLD和DSP等构成,在CPLD中设计等精度测频模块,再由DSP进行数字滤波并将采集值送至双口RAM以供上位机读取.采用CPLD 配合DSP的设计方案,具有速度高、精度高的优点,且易于升级和扩展采集能力,具有一定的工程应用价值.
【总页数】3页(P114-116)
【作者】席鹏;李军;於二军
【作者单位】中国航空计算技术研究所,陕西,西安,710068;中国航空计算技术研究所,陕西,西安,710068;中国航空计算技术研究所,陕西,西安,710068
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于DSP+CPLD的高精度位置伺服控制系统设计 [J], 暨绵浩;
2.一种基于DSP的高精度频率测量方法 [J], 钱时祥;江炜宁;周增建;王海;周渭
3.基于MCU+CPLD的高精度频率测量方法的实现 [J], 王记昌;韩全立
4.基于CPLD与DSP的高精度自适应频率测量方法的研究与实现 [J], 国彬;张和生
5.基于CPLD的高精度频率测量仪的设计 [J], 曾红兵
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基于DSP的高精度数字频率计的设计
基于DSP的高精度数字频率计的设计基于DSP的高精度数字频率计的设计时间：2020 -03-05 06:48 文字选择：大中小来源：icbuy亿芯网引言随着现代科学技术的发展，频率及时间的测量以及它们的控制技术在科学技术各领域，特别是在计量学、电子技术、信息科学、通信、天文和电子仪器等领域占有越来越重要的地位。
从国际发展的趋势上看，频率标准的准确度和稳定度提高得非常快，几乎是每隔6至8年就提高一个数量级。
本系统采用DSP 的数值控制方式是目前设计控制系统的发展趋势，这种基于DSP的控制系统能够用软件实现复杂的算法，而不需要复杂的模拟电路，具有软硬件模块化、测量功能可重组/可选择的特点。
该系统采用TI公司推出的150MHz高速处理能力的高精度定点数字信号控制器TMS320F2812芯片，其丰富的片内资源可以大大简化硬件电路的设计，有利于提高系统的可靠性，其高效的32位CPU内核、支持浮点运算等特点，为提高系统的测量精度奠定了基础。
该系统具有精度高、实时性好、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点。
系统总体设计方案本嵌入式数字频率计的硬件电路主要包含4个部分：4通道整形电路模块，TMS320F2812数字信号处理模块，单色液晶屏模块(CM320*240)和4*2矩阵键盘模块。
系统总体框图如图1所示。
4通道整形电路模块：完成模拟信号整形、衰减功能。
TMS320F2812数字信号处理模块：完成软件滤波，多周期同步测频算法等。
单色液晶屏模块：实时显示瞬时捕获的频率值，同时配合键盘进行仪表参数设置。
4*2矩阵键盘模块：系统命令的形成与其它参数的输入设置。
信号处理过程：在键盘控制下，TMS320F2812根据4*2键盘发出的命令实时地将要转换的模拟信号经过电压比较器形成的方波信号直接输入捕获单元的输入引脚，再通过软件滤波将捕获到的数据经过多周期同步测量算法处理后直接送到单色液晶屏显示，当再次进行通道选择时，可通过键盘进行实时调整。
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25卷 第11期2008年11月微电子学与计算机M ICROELECTRONICS &COM PUTERVo l.25 N o.11Nov ember 2008收稿日期:2008-03-31基于dSPACE 的频率特性测试系统的研究彭 嵩,肖建秋,马青芳,王爱国(中国石油集团钻井工程技术研究院钻井机械研究所,北京100097)摘 要:针对目前伺服系统频率响应特性测试试验的要求,在简介频率响应特性测试的原理的基础上,提出了一种基于dSPACE 的频率响应特性测试系统的软硬件组成,重点论述了该系统利用Simulink 中的S Function 实现测试信号生成的手段以及利用dSPACE 中的实验软件ControlDesk 获取采样数据的处理方法.该系统具有简单快捷、配置灵活、节约成本的优点,可以替代价格昂贵的传统的频率特性测试仪和信号发生器.应用结果表明,该测试系统经济可靠,测试精度高,能够满足伺服系统频率响应特性测试的要求.关键词:dSPACE;频率响应特性;信号生成;数据处理中图分类号:T P391 文献标识码:A 文章编号:1000-7180(2008)11-0222-03Study on dSPACE Based Frequency ResponseCharacteristic Measurement SystemPENG Song,XIAO Jian qiu,M A Qing fang,WANG Ai guo(Department of Dr illing M echnical,CNP C Drilling Research Institute,Beijing 100097,China)Abstract:T o meet the demand of servo system s frequency respo nse characteristic measurement,a new measurement sys tem is proposed.A fter a br ief theoretical section,the system s har dware and softw are components,the dSPACE based signal generating and data processing methods are introduced in details.T he application shows that this system runs stably and accurately with satisfactory precision and can r eplace t he ex pensive sig nal generator in the traditional measurement sys tem.Key words:dSPA CE;frequency response characteristic;sig nal gener ating;data processing1 引言在实际工程应用中,为了准确掌握系统的动态特性,频率法是一种常用的方法[1].目前常用的信号激励有稳态正弦激励、随机激励以及正弦扫频激励等三种.其中,稳态正弦激励的优点是激励大,信噪比较高,能保证响应对象的测试精度,试验方法简单,但是试验周期较长;随机激励的频率范围宽,容易采取措施降低噪声,便于计算机控制,但是设备比较昂贵;正弦扫频激励信号的信号频率范围确定,试验时间短,便于计算机的测试.三种方法在目前的工业生产及测试过程中都有广泛的应用.针对测试伺服系统频率响应特性的试验,文中介绍了一种基于dSPACE 的硬件架构和软件方案,能够实现伺服系统频率响应特性测试的要求.该系统具有方便快捷、配置灵活、节约成本的优点,基本可以替代价格昂贵的传统的频率特性测试仪和信号发生器.2 系统频率响应特性的测试原理频率响应特性可以理解为被测试系统对一组不同频率的等幅正弦输入信号的响应特性.被测系统的频率特性可以通过利用互相关原理,获取一系列特定频率点处的特性后组合而成;也可以使用Chirp 函数波形,生成频率连续变化的正弦信号,扫描工作频段,然后再利用互功率谱方法获取.文中采用互相关原理求取被测系统的频率特性.首先进行单点频率特性测试,即通过输人单一频率的等幅正弦信号作为被测系统的激励,并对输人输出信号进行采样,然后根据互相关原理求出被测系统对该频率的响应特性.然后,在单点测试的基础上,进行逐点扫频,分别求出各点频率的特性,然后加以组合,作为被测系统的频率响应特性.利用互相关函数互相关原理求取频率特性的原理图如图1所示.n (t )是均值为零,谱密度为正常数的平稳过程.图1 利用互相关技术获得频率特性原理图图中X 为零均值的正弦信号,而检测到的输出信号除含有谐波干扰外,还有随即干扰信号.鉴于三角函数的正交性和n(t )的独立性,当T !时趋于零,即当积分周期足够多时,可以滤掉输出信号中的谐波干扰信号和随机干扰信号.3 系统设计3.1 系统硬件频率特性测试系统的硬件架构如图2所示.整个系统分为4个部分,即控制计算机、dSPACE 仿真计算机、驱动电路和执行机构(舵机).其中控制计算机与dSPACE 仿真计算机通过PHS 总线连接,驱动电路根据具体的被测对象进行选择匹配.控制计算机配备了主频3GHz 的奔腾4处理器,能充分保证系统的快速和稳定性.另外,dSPACE 仿真计算机可以输入和输出多种模拟和数字信号.图2 系统硬件原理图3.2 系统软件系统的软件主要采用dSPACE 的实验软件ControlDesk 并结合C 语言编制而成.dSPACE 公司为用户提供的虚拟仪器开发组件,具有非常强大的图形界面、数学计算、信号处理的功能.采用Con trolDesk 和C 语言相结合的方式,一方面充分利用了C 语言在Window s 环境下的开发优点,同时利用ControlDesk 提供的视窗、滤波等数字信号处理函数以及图形界面,大大节约了开发时间.系统的软件图形界面分成4部分,如图3所示,包括被测系统的输入与输出信号显示窗口、控制器参数输入与显示、频率特性测试系统的信号发生器和数据采集器.根据数据采集器获得的被测系统的输入与输出数据,程序会按照实验设定自动调用算法,并在控制机算机上输出测试结果.测试结果得到的数据和曲线可以打印出来,也可以保存为各种格式的文件,方便其他程序的调用.图3 频率特性测试系统的界面3.3 信号的生成根据实验的需要,利用Simulink 中的S-Func tion 函数,用C 语言编写程序,生成稳态正弦信号.其中,正弦信号可以是单频率的正弦信号,也可以是由一组等差、等比、指数级关系组成的连续正弦信号序列[2 3].所有的正弦输入信号发送周期数以及相关周期数均是按∀伺服系统频率特性测试数据处理规范#进行编制,经过dSPACE 仿真机的D/A 输出模块转化后,对被测系统进行激励.由于dSPACE 仿真机的D/A 输出模块具有多个输出通道,因此,可以对多个舵机同时进行频率特性测试.而且,稍加上简单的计算机编程,就可以实现需要昂贵的信号发生器才可以实现的功能.输出的精度和速度也能够满足一般伺服系统的测试需要.图4为输入正弦信号的采样波形.223第11期彭嵩,等:基于dSPACE 的频率特性测试系统的研究图4 试验输入正弦信号采样波形图4 数据处理与试验结果根据图1互相关技术获得频率特性的原理图,可得a=2AN T∃NTY(t)sin t d t(1)b=2ANT∃NTY(t)cos t d t(2)式中,A为伺服系统输入信号幅值,V;N为相关周期数;T为伺服系统输入信号周期,s; 为伺服系统输入信号角频率,rad/s.为便于计算机进行数据处理,需将式(1)、式(2)离散化.假设相关N周,每一相关周期包含P个点,则式(1)、式(2)可表示为a=2ANP%N&Pn=1Y(n)sin(2P&n)(3)b=2ANP %N&Pn=1Y(n)cos(2P&n)(4)式中,Y(n)为第n点计算机采样值(n=1,2,3,∋,N(P)由式(3)、式(4)可得伺服系统幅频特性和相频特性计算公式为幅值=20lg a2+b2(5)tg=ba(6)据此,根据离散化的互相关原理表达式,采用Simulink中的m语言编写出计算伺服系统幅频特性和相频特性的算法软件.应用该算法软件,对一阶惯性系统进行了频率响应特性测试,试验结果如表1和图5所示.试验时采样时间为0.1,A/D转换时间为5!s,扫描时间为80.试验中,利用正弦信号作为激励,每个频率点的输入信号发送周期数以及相关周期数均按∀伺服系统频率特性测试数据处理规范#进行编写.表1 被测系统相频特性试验结果/(rad/s)52050100125理论值-5.7)-21.8)-45)-63.4)-68.2)试验结果-5.7)-21.6)-44.4)-63.7)-69.1)图5 被测的一阶惯性系统频率特性试验曲线可见,利用互相关的方法获取的曲线,较为精确反映出被测系统在特定频率点处的响应情况.5 结束语基于dSPACE的半实物仿真系统之上进行了二次开发,成功地开发出基于dSPACE的频率特性测试系统和信号发生器.该套测试系统操作方便,数据采集和处理精度、效率都比较高,计算机能自动输出测试报告和测试曲线等,相比较专用的仪器,成本大大降低.参考文献:[1]杨涤,李立涛,杨旭,等.系统实时仿真开发环境与应用[M].北京:清华大学出版社,2002:339-342.[2]王沫然.Simulink4建模及动态仿真[M].北京:电子工业出版社,2002.[3]张智星.M AT LA B程序设计与应用[M].北京:清华大学出版社,2002.作者简介:彭 嵩 男,(1964-),博士后,工程师.研究方向为连续管测井地面装备.224微电子学与计算机2008年。