测试舵机舵翼摆动频率和幅值连续变化的正弦波生成方法与流程

本发明涉及电动舵机，具体为测试舵机舵翼摆动频率和幅值连续变化的正弦波生成方法。

背景技术：

1、电动舵机体积小、重量轻、控制性和可靠性高，在飞行控制系统中，尤其是精确制导领域中，得到了广泛的应用，电动舵机的用途是按照导航控制装置发送的位置指令来实现舵翼偏转角的控制，从而改变飞行器运行轨迹，并向导航控制装置返回舵翼实际角度，随着精确制导领域研究的不断深入和提高，飞行器的探测部件、控制部件、电动舵机等都为电气化设备，其稳定可靠的运行都需要有高效的测试手段作为有力支持。

2、现有的电动舵机测试方法，每次发送固定频率和固定幅值的正弦波，使电动舵机的舵翼按照固定频率和幅值进行摆动，不能够反映飞行器在飞行过程中的舵翼真实负载变化情况，对电动舵机的测试不够充分，因此，有必要提供测试舵机舵翼摆动频率和幅值连续变化的正弦波生成方法解决上述技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了测试舵机舵翼摆动频率和幅值连续变化的正弦波生成方法，解决了每次发送固定频率和固定幅值的正弦波，使电动舵机的舵翼按照固定频率和幅值进行摆动，不能够反映飞行器在飞行过程中的舵翼真实负载变化情况，对电动舵机的测试不够充分的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：测试舵机舵翼摆动频率和幅值连续变化的正弦波生成方法，该方法包括以下步骤：

3、s100、舵机控制系统：配置上位机、stm32f407单片机、控制板、usart2串口、usart3串口以及电动舵机，制得舵机控制系统；

4、s200、启动信号：上位机通过usart2串口发送启动信号给stm32f407单片机；

5、s300、生成正弦波：配置1ms定时器，1ms定时器每1ms触发一次中断，以每ms变化0.001，来逐渐增加或减少频率和幅值，生成正弦波；

6、s400、生成正弦位置：配置100ms定时器，执行主函数流程，100ms定时器每100ms触发一次中断，判断当前正弦周期是否结束，生成新的正弦位置；

7、s500、信号传输：每5ms通过stm32f407单片机的usart3串口发送一次新的正弦位置给电动舵机；

8、s600、循环操作：检查是否收到停止正弦波指令，若未收到，则继续循环生成正弦波，保持正弦波运动，若收到，结束程序。

9、进一步的，所述s100中，将stm32f407单片机焊接在控制板上用于舵机控制系统的运行，使用vb编写上位机程序。

10、进一步的，所述s100中，usart2串口配置在stm32f407单片机上用于与上位机通信，usart3串口配置在stm32f407单片机上用于与电动舵机通信。

11、进一步的，所述s100中，设置电动舵机的工作方式为两轴四舵，分为一轴和二轴，每轴带动两个舵翼。

12、进一步的，s300中的1ms定时器中断流程具体包括以下步骤：

13、s301、接收到电动舵机变频变幅值测试指令后，利用1ms定时器开始计时，0s至10s内，每1ms，频率增加0.001hz，幅值增加0.001度，若频率与幅值的乘积大于150，则保持频率不变，将幅值限制为150/频率，若幅值大于15度，则将幅值限制为15度；

14、s302、10s至20s内，每1ms，频率减少0.001hz，幅值减少0.001度，若频率与幅值的乘积大于150，则保持频率不变，将幅值限制为150/频率，若幅值大于15度，则将幅值限制为15度；

15、s303、20s后计时清零，计时从0s重新开始；

16、s304、生成从频率5hz到频率15hz再到5hz，最后到停止的频率连续变化的20s的正弦波。

17、进一步的，s400中的主函数流程具体包括以下步骤：

18、s401、初始设定频率为5hz，幅值为5度，设置100ms计时变量changetime为100，20s计时变量time_count为0；

19、s402、接收到电动舵机变频变幅值测试指令后，利用100ms定时器，进行100ms减数计时；

20、s403、当计时达到100ms时，等待当前正弦周期结束，更新正弦波的频率和幅值，每次变化的差值为0.1hz和0.1度，变化结束后重新开始100ms计时，生成新的正弦位置。

21、进一步的，s400中的新的位置解算具体包括以下步骤：

22、1）、根据新的频率和幅值，计算出一个周期内正弦波的总时间；

23、2）、根据总时间和周期内的采样点数，计算出每个采样点的时间间隔；

24、3）、根据每个采样点的时间间隔和正弦波的频率，计算出每个采样点对应的相位角度；

25、4）、根据相位角度，使用正弦函数计算出每个采样点的位置值。

26、有益效果

27、本发明提供了测试舵机舵翼摆动频率和幅值连续变化的正弦波生成方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

28、1、测试舵机舵翼摆动频率和幅值连续变化的正弦波生成方法，通过生成连续变化的正弦波来模拟飞行器在飞行过程中舵翼的真实负载变化情况，通过逐渐增加或减少频率和幅值，以及频率和幅值的变化限制，可以生成更加真实的舵翼摆动效果，与传统的固定频率和幅值的测试方法相比，这种方法更有效地测试了电动舵机的性能。

29、2、测试舵机舵翼摆动频率和幅值连续变化的正弦波生成方法，通过在舵机控制系统中配置上位机和stm32f407单片机，通过串口通信进行指令传输和数据传输，这样的系统结构可以方便使用者进行操作和监控。

30、3、测试舵机舵翼摆动频率和幅值连续变化的正弦波生成方法，在生成正弦波的过程中使用了定时器中断和周期判断，以及新的位置解算，提高了生成正弦位置的准确性和稳定性，同时通过每5ms发送一次新的正弦位置给电动舵机，保证了舵翼摆动的连续平滑性。

技术特征：

1.测试舵机舵翼摆动频率和幅值连续变化的正弦波生成方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的测试舵机舵翼摆动频率和幅值连续变化的正弦波生成方法，其特征在于：所述s100中，将stm32f407单片机焊接在控制板上用于舵机控制系统的运行，使用vb编写上位机程序。

3.根据权利要求1所述的测试舵机舵翼摆动频率和幅值连续变化的正弦波生成方法，其特征在于：所述s100中，usart2串口配置在stm32f407单片机上用于与上位机通信，usart3串口配置在stm32f407单片机上用于与电动舵机通信。

4.根据权利要求1所述的测试舵机舵翼摆动频率和幅值连续变化的正弦波生成方法，其特征在于：所述s100中，设置电动舵机的工作方式为两轴四舵，分为一轴和二轴，每轴带动两个舵翼。

5.根据权利要求1所述的测试舵机舵翼摆动频率和幅值连续变化的正弦波生成方法，其特征在于：s300中的1ms定时器中断流程具体包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的测试舵机舵翼摆动频率和幅值连续变化的正弦波生成方法，其特征在于：s400中的主函数流程具体包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述的测试舵机舵翼摆动频率和幅值连续变化的正弦波生成方法，其特征在于：s400中的新的位置解算具体包括以下步骤：

技术总结本发明公开了测试舵机舵翼摆动频率和幅值连续变化的正弦波生成方法，S100、舵机控制系统：配置上位机、STM32F407单片机、控制板、USART2串口、USART3串口以及电动舵机，制得舵机控制系统，涉及电动舵机技术领域，通过生成连续变化的正弦波来模拟飞行器在飞行过程中舵翼的真实负载变化情况，通过逐渐增加或减少频率和幅值，以及频率和幅值的变化限制，可生成更加真实的舵翼摆动效果，与传统的固定频率和幅值的测试方法相比，这种方法更有效测试电动舵机的性能，在生成正弦波的过程中使用定时器中断和周期判断，以及新的位置解算，提高生成正弦位置的准确性，同时通过每5ms发送一次新的正弦位置给电动舵机，保证舵翼摆动的连续平滑性。技术研发人员：江兴科,曹崇志,董顶峰,黄哲钦,董海星,牟小刚,王云涛受保护的技术使用者：扬州曙光光电自控有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/4/22