一种指令信号错位的检测方法和装置以及修复方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了一种指令信号错位的检测方法和装置以及修复方法和装置，属于机电系统计算机控制领域，其中，检测方法利用了自相关函数的思想，通过简单的斜坡信号便可以准确地检测出由于上下位机时钟不同步(晶振周期不同)导致的信号错位现象出现的周期。在此基础上，通过对飞行仿真转台运动状态进行实时的诊断与分类，修复方法可以实现在不同的运动状态下对指令信号微分跳变的修复，漏判率低，并且通过设置分步修复的方式，实现将一个采样点出现的信号错位问题分多个采样点进行补偿，能够大幅度削弱指令差分信号的突变现象，显著提升了转台机电伺服系统的控制性能，保证了仿真的精度。可应用于飞行仿真转台指令信号的检测与修复。复。复。

【技术实现步骤摘要】
一种指令信号错位的检测方法和装置以及修复方法和装置


[0001]本申请涉及一种指令信号错位的检测方法和装置以及修复方法和装置，属于机电系统计算机控制领域。

技术介绍

[0002]在飞行仿真转台这类机电伺服系统中，指令信号一般是通过上位机发送给下位机，再由下位机进行接收并执行。以五轴仿真转台为例，其组成部分一般包括机械台体、控制柜、隔离变压器柜等三大部分组成。而电控柜则包括工控机及各种板卡、PLC、电机驱动器等等。而一般则由用户上位机或仿真机向转台控制计算机发送指令信号，并接收传回的数据。但是，由于上位机和下位机各自时钟晶振频率总与标准值存在误差，无法做到绝对相同，因此在数据传输过程中就可能出现发送和接收数据错位问题。比如下位机晶振略快，此时经过一段时间后，累积的时间误差达到一个采样周期，就会导致下位机连续两次数据都采样在了上位机发出的同一数据上。反之如果下位机晶振略慢，此时经过一段时间后，就会出现下位机连续两次采到的数据恰好漏掉了上位机连续发送的三个数据中间的那个数据，此现象即为由于两台通信设备时钟不同步(或晶振频率差异)引起的信号错位。对于连续变化的信号，错位会导致接收到的信号会出现跳变或停顿，信号跳变的大小与信号的变化速率有关，而这个问题的影响与信号的用途有关。在飞行仿真转台中，指令变化速率快，指令信号错位导致的幅值变化较大，而对应的微分信号则会出现很大的跳变，当转台控制器中存在顺馈或其他微分环节时，微分信号跳变往往会导致控制量出现突变，不仅影响控制和仿真精度，同时也会影响系统的使用寿命。
[0003]目前对这一问题的常见解决措施包括：一、不使用顺馈或其他包含微分环节的控制器。二、降低系统的带宽以削弱影响。三、使用外部时钟来实现同步数据收发。其中前两种方法会损失系统的性能，而第三种方法虽然从硬件角度解决了问题，但是会增加成本，带来不必要的开销。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种指令信号错位的检测方法和装置以及修复方法和装置，利用了信号错位周期性出现的特点，采用斜坡信号作为测试信号进行分析得到信号错位出现的周期，实现对指令信号错位的检测，并基于此信息从软件角度对指令信号进行修复，在不增加成本的同时不损失性能地解决了时钟不同步引起的指令信号错位问题。
[0005]为实现上述目的，本申请第一方面提供了一种指令信号错位的检测方法，应用于飞行仿真转台，飞行仿真转台包括下位机，以及用于向下位机发送指令信号的上位机，该检测方法包括：
[0006]接收上位机发送的斜坡信号，对上述斜坡信号进行两次差分处理并分别得到速度信号和加速度信号，其中，上述斜坡信号包括若干采样点；
[0007]根据上述斜坡信号、上述速度信号和上述加速度信号得到目标数组，对上述目标
数组进行自相关分析，得到信号错位出现的周期和下位机的晶振状态，其中，上述目标数组包括若干由于晶振周期不同导致的信号错位出现的采样点的下标，上述下位机的晶振状态包括晶振过快和晶振过慢；
[0008]获取当前时刻的指令信号，根据上述当前时刻的指令信号和过去若干时刻的指令信号进行分析，得到飞行仿真转台在当前时刻的运动状态；
[0009]根据上述运动状态，上述晶振状态和上述信号错位出现的周期对上述当前时刻的指令信号进行检测，判断上述当前时刻的指令信号是否为错位状态。
[0010]在一种实施方式中，上述对斜坡信号进行两次差分处理包括：
[0011]通过差分公式对上述斜坡信号进行差分处理得到上述速度信号，上述差分公式如下：
[0012][0013]其中，r_test_diff为速度信号，r_in为斜坡信号，i为采样点的下标，为预设的采样周期；
[0014]通过上述差分公式对上述速度信号再次进行差分处理得到上述加速度信号。
[0015]在一种实施方式中，上述根据上述斜坡信号、上述速度信号和上述加速度信号得到目标数组，对目标数组进行自相关分析包括：
[0016]通过以下条件公式得到若干错位点：
[0017][0018]其中，r_test_diff2为加速度信号，k为斜坡信号的速率，α
max
为飞行仿真转台的最大加速度；
[0019]将上述若干错位点作为由于晶振周期不同导致的信号错位出现的采样点并存储至posi数组中，得到上述目标数组；
[0020]通过如下自相关函数对上述目标数组进行相关性分析：
[0021][0022]在一种实施方式中，上述运动状态包括正向运动、反向运动和接近静止；
[0023]上述根据上述当前时刻的指令信号和过去若干时刻的指令信号进行分析，得到飞行仿真转台在当前时刻的运动状态包括：
[0024]根据上述当前时刻的指令信号和过去若干时刻的指令信号，结合上述预设的采样周期进行基于最小二乘法的多项式拟合并得到多项式系数，上述多项式为：
[0025][0026]上述多项式系数为：
[0027][0028]其中，x
i
为分别与若干指令信号所对应的采样周期的值，X
v
为矩阵形式的指令信号的误差平方和，Y
r
为矩阵形式的若干指令信号；
[0029]基于上述多项式系数得到拟合点的速度为：
[0030]υ＝result[1]+result[2]·2·6·
Δt
[0031]其中，result[1]为一次项系数，result[2]为二次项系数，程序中的拟合次数设置为2，6为当前时刻的指令信号所对应的采样周期的值；
[0032]当拟合点的速度v大于0.01
°
/s时，上述运动状态为正向运动，当拟合点的速度v小于
‑
0.01
°
/s时，上述运动状态为反向运动，当拟合点的速度v介于
‑
0.01
°
/s和0.01
°
/s之间时，上述运动状态为接近静止。
[0033]在一种实施方式中，上述判断上述当前时刻的指令信号是否为错位状态包括：
[0034]将上述运动状态与上述晶振状态进行组合，得到若干组合状态，并针对不同组合状态分别预设不同的修复模式；
[0035]当上述当前时刻的指令信号处于预设的周期阈值内时，开始对上述指令信号进行检测，判断上述指令信号是否为上述若干组合状态中的任一种状态，若是，则判定上述当前时刻的指令信号为错位状态，需要进行修复，其中，上述预设的周期阈值为周期T
±
3；
[0036]否则，则判定上述当前时刻的指令信号为非错位状态，不需要进行修复，并重复执行上述当当前时刻的指令信号处于预设的周期阈值内时，开始对指令信号进行检测，判断指令信号是否为若干组合状态中的任一种状态的步骤，直至检测到为错位状态的指令信号。
[0037]本申请第二方面提供了一种指令信号错位的修复方法，应用于飞行仿真转台，飞行仿真转台包括下位机，以及用于向下位机发送指令信号的上位机，该修本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种指令信号错位的检测方法，应用于飞行仿真转台，所述飞行仿真转台包括下位机，以及用于向所述下位机发送指令信号的上位机，其特征在于，所述检测方法包括：接收上位机发送的斜坡信号，对所述斜坡信号进行两次差分处理并分别得到速度信号和加速度信号，其中，所述斜坡信号包括若干采样点；根据所述斜坡信号、所述速度信号和所述加速度信号得到目标数组，对所述目标数组进行自相关分析，得到信号错位出现的周期和下位机的晶振状态，其中，所述目标数组包括若干由于晶振周期不同导致的信号错位出现的采样点的下标，所述下位机的晶振状态包括晶振过快和晶振过慢；获取当前时刻的指令信号，根据所述当前时刻的指令信号和过去若干时刻的指令信号进行分析，得到飞行仿真转台在当前时刻的运动状态；根据所述运动状态，所述晶振状态和所述信号错位出现的周期对所述当前时刻的指令信号进行检测，判断所述当前时刻的指令信号是否为错位状态。2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述对所述斜坡信号进行两次差分处理包括：通过差分公式对所述斜坡信号进行差分处理得到所述速度信号，所述差分公式如下：其中，r_test_diff为速度信号，r_in为斜坡信号，i为采样点的下标，Δt为预设的采样周期；通过所述差分公式对所述速度信号再次进行差分处理得到所述加速度信号。3.如权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述斜坡信号、所述速度信号和所述加速度信号得到目标数组，对所述目标数组进行自相关分析包括：通过以下条件公式得到若干错位点：其中，r_test_diff2为加速度信号，k为斜坡信号的速率，α
max
为飞行仿真转台的最大加速度；将所述若干错位点作为由于晶振周期不同导致的信号错位出现的采样点并存储至posi数组中，得到所述目标数组；通过如下自相关函数对所述目标数组进行相关性分析：4.如权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述运动状态包括正向运动、反向运动
和接近静止；所述根据所述当前时刻的指令信号和过去若干时刻的指令信号进行分析，得到飞行仿真转台在当前时刻的运动状态包括：根据所述当前时刻的指令信号和过去若干时刻的指令信号，结合所述预设的采样周期进行基于最小二乘法的多项式拟合并得到多项式系数，所述多项式为：所述多项式系数为：其中，x
i
为分别与若干指令信号所对应的采样周期的值，X
v
为矩阵形式的指令信号的误差平方和，Y
r
为矩阵形式的若干指令信号；基于所述多项式系数得到拟合点的速度为：v＝result[1]+result[2]
·2·6·
Δt其中，result[1]为一次项系数，result[2]为二次项系数，程序中的拟合次数设置为2，6为当前时刻的指令信号所对应的采样周期的值；当拟合点的速...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁天悦，陈松林，马尧，王博，王明睿，
申请(专利权)人：哈尔滨工大航博科技有限公司，
类型：发明
国别省市：