自动测试设备的控制参数调整方法、系统及自动测试设备与流程

1.本发明涉及检测技术领域，具体涉及自动测试设备的控制参数调整方法、系统及自动测试设备。


背景技术：

2.比例-积分-微分控制器(pid控制器)是一种利用反馈的控制回路机制，广泛用于工业控制系统和需要连续调制控制的各种其他应用。pid控制器通过连续计算误差值，作为所需设定值(sp)与测量的过程变量(pv)之间的差值，并根据比例、积分和微分项实施校正。每个pid控制器项都有一个对应的系数。系数的设置决定了pid控制器能够以多快的速度使测量的过程变量达到所需设定值。通常，控制系统利用比例增益以快速达到所需设定值，并利用积分增益以解决稳态误差。
3.典型的控制系统调谐器允许用户设置比例增益以快速接近所需设定值，以及设置积分增益以解决稳态误差。由于增益值选择众多，因此向用户提供了非常大的搜索空间。
4.但是，在控制系统调谐器的物理监视器上可能无法清楚地看到微小的电源上升时间特性。如果自动测试设备的增益系数设置不当可能会因过冲而损坏被测设备。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明实施例提供了自动测试设备的控制参数调整方法、系统及自动测试设备，解决现有技术中以避免由于增益系数设置不当可能会因过冲而损坏被测设备的问题。
6.根据第一方面，本发明实施例提供了一种自动测试设备的控制参数调整方法，所述方法应用于具有被测设备的负载板，所述负载板的电容器与所述被测设备的电容器耦合，所述方法包括：
7.基于所述负载板的第一电容信息及所述被测设备的第二电容信息建立自动测试设备的控制器模型；
8.获取所述被测设备的电压设定值及最大峰值电压，根据所述自动测试设备的电压与积分增益参数对应关系，确定所述最大峰值电压所对应的积分增益参数调节范围；
9.在所述积分增益参数调节范围内，对所述控制器模型的积分增益参数进行调节；
10.比较所述控制器模型的稳定时间，对电压上升时间进行更新，确定稳定时间最小时对应的电压上升时间；
11.根据稳定时间最小时对应的电压上升时间确定积分控制器的增益系数。
12.可选地，所述自动测试设备的电压与积分增益参数对应关系通过如下方式确定：
13.基于所述第一电容信息和所述第二电容信息对所述自动测试设备进行时间建模，得到所述自动测试设备的增益和延迟特性信息；
14.基于所述增益和延迟特性信息确定所述自动测试设备的电压与积分增益参数对应关系。
15.可选地，在所述获取所述被测设备的电压设定值及最大峰值电压之前，所述方法还包括：
16.基于所述自动测试设备的数字源表电压范围确定所述控制器模型的初始积分增益参数和初始比例增益参数；
17.基于所述初始积分增益参数计算得到所述控制器模型的初始电压上升时间及初始稳定时间。
18.可选地，所述控制器模型的比例增益参数为所述初始比例增益参数。
19.可选地，所述比较所述控制器模型的稳定时间，对电压上升时间进行更新，确定稳定时间最小时对应的电压上升时间，包括：
20.获取所述积分增益参数调节范围内当前积分增益参数对应的第一稳定时间；
21.基于所述第一稳定时间与所述初始稳定时间的关系，对所述初始电压上升时间进行更新，并返回所述获取所述积分增益参数调节范围内当前积分增益参数对应的第一稳定时间的步骤；
22.将更新后的初始电压上升时间确定为稳定时间最小时对应的电压上升时间。
23.可选地，所述基于所述第一稳定时间与所述初始稳定时间的关系，对所述初始电压上升时间进行更新，包括：
24.判断所述第一稳定时间是否小于初始稳定时间；
25.当所述第一稳定时间小于所述初始稳定时间时，将所述初始电压上升时间更新为所述当前积分增益参数对应的第一电压上升时间。
26.可选地，所述方法还包括：
27.基于所述积分控制器的增益系数确定所述自动测试设备的fpga中积分控制器的增益系数。
28.根据第二方面，本发明实施例提供了一种自动测试设备的控制参数调整系统，所述系统应用于具有被测设备的负载板，所述负载板的电容器与所述被测设备的电容器耦合，所述系统包括：
29.第一处理模块，用于基于所述负载板的第一电容信息及所述被测设备的第二电容信息建立自动测试设备的控制器模型；
30.第二处理模块，用于获取所述被测设备的电压设定值及最大峰值电压，根据所述自动测试设备的电压与积分增益参数对应关系，确定所述最大峰值电压所对应的积分增益参数调节范围；
31.第三处理模块，用于在所述积分增益参数调节范围内，对所述控制器模型的积分增益参数进行调节；
32.第四处理模块，用于比较所述控制器模型的稳定时间，对电压上升时间进行更新，确定稳定时间最小时对应的电压上升时间；
33.第五处理模块，用于根据稳定时间最小时对应的电压上升时间确定积分控制器的增益系数。
34.根据第三方面，本发明实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现本发明第一方面及其任意一种可选方式所述的方法。
35.根据第四方面，本发明实施例提供了一种自动测试设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行本发明第一方面及其任意一种可选方式所述的方法。
36.本发明技术方案，具有如下优点：
37.本发明实施例提供了一种自动测试设备的控制参数调整方法、系统及自动测试设备，应用于具有被测设备的负载板，负载板的电容器与被测设备的电容器耦合，通过基于负载板的第一电容信息及被测设备的第二电容信息建立自动测试设备的控制器模型；获取被测设备的电压设定值及最大峰值电压，根据自动测试设备的电压与积分增益参数对应关系，确定最大峰值电压所对应的积分增益参数调节范围；在积分增益参数调节范围内，对控制器模型的积分增益参数进行调节；比较控制器模型的稳定时间，对电压上升时间进行更新，确定稳定时间最小时对应的电压上升时间；根据稳定时间最小时对应的电压上升时间确定积分控制器的增益系数。本发明实施例基于负载板电容和被测设备电容，提供了一个可调整的推荐积分增益系数，并且仅允许在积分增益参数调节范围(即保护带)内沿单个轴(即积分增益系数)进行引导或自动调整。避免由于增益系数设置不当可能会因过冲而损坏被测设备的问题，显著降低了为调谐自动测试设备控制器增益的风险和复杂性，并且耗时短，效率高，更适合实际生产环境。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1为本发明实施例中自动测试设备的控制参数调整方法的流程图；
40.图2为本发明实施例中自动测试设备的调谐增益控制器架构图；
41.图3为本发明实施例中带有被测设备的负载板的结构示意图；
42.图4为本发明实施例中自动测试设备的控制参数调整系统的结构示意图；
43.图5为本发明实施例中的自动测试设备的结构示意图。
具体实施方式
44.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
46.比例-积分-微分控制器(pid控制器)是一种利用反馈的控制回路机制，广泛用于工业控制系统和需要连续调制控制的各种其他应用。pid控制器连续计算误差值，作为所需设定值(sp)与测量的过程变量(pv)之间的差值，并根据比例、积分和微分项实施校正。每个pid控制器项都有一个对应的系数。系数的设置决定了pid控制器能够以多快的速度使测量
的过程变量达到所需设定值。由于可能性范围广泛，确定pid的系数非常耗时。传统方法试图提供有关如何设置系数的通用指南，但存在引起可能损坏被测设备的过冲的风险。现有技术试图通过基于存储模型和历史数据的云计算、改变传统pid算法或通过频率分析获得系数来克服这个问题。所有这些现有技术方法实施起来昂贵(即基于各种模型和足够量的历史数据的云计算)，仍然需要大量的用户输入(即改变传统的pid算法)，或者可能适用于一般情况但对于诸如半导体的自动测试设备(ate)即频率分析等具体行业领域来说过于复杂。因此，如何高效准确的确定合适的增益系数并避免由于增益系数设置不当可能会因过冲而损坏被测设备成为亟待解决的问题。
47.基于上述问题，本发明实施例提供了一种自动测试设备的控制参数调整方法，该方法应用于具有被测设备的负载板，负载板的电容器与被测设备的电容器耦合，如图1所示，该自动测试设备的控制参数调整方法具体包括如下步骤：
48.步骤s101：基于负载板的第一电容信息及被测设备的第二电容信息建立自动测试设备的控制器模型。
49.具体地，负载板的电容和被测器设备的电容之间的关系是现有技术。建立控制器模型的目的是模拟自动测试设备的硬件在与被测设备交互时的行为。
50.步骤s102：获取被测设备的电压设定值及最大峰值电压，根据自动测试设备的电压与积分增益参数对应关系，确定最大峰值电压所对应的积分增益参数调节范围。
51.其中，自动测试设备的电压与积分增益参数对应关系，是由自动测试设备的自身产品特性所决定的。最大峰值电压为被测设备所允许输出的最大电压值，电压设定值为被测设备期望输出的电压值，通常为被测设备正常工作的电压值，当被测设备的电压值超过最大峰值电压，则可能会造成被测设备的损坏。从而以最大峰值电压确定积分增益参数调节范围，为积分增益参数设置保护带，可以避免因过冲而损坏被测设备的问题。
52.在实际应用中，通常最大峰值电压通常按照电压设定值的预定比例进行设置，如：最大峰值电压为电压设定值的110％，进一步地，为了保障自动测试设备能够在正常工作的电压值附近工作以保障自动测试设备的工作性能，还可以设置最低运行电压，该最低运行电压通常也按照电压设定值的预定比例进行设置，如：最低运行电压为电压设定值的90％，并且通过该最低运行电压与上述最大峰值电压共同确定积分增益参数调节范围，缩小积分增益参数调节区间，保证自动测试设备可以始终工作在正常工作的电压值附近，以进一步提高自动测试设备的工作性能。
53.步骤s103：在积分增益参数调节范围内，对控制器模型的积分增益参数进行调节。
54.具体地，通过在积分增益参数的保护带内进行积分增益参数的调节，既可以寻找最优的积分增益参数，又可以避免因过冲而损坏被测设备的问题。
55.步骤s104：比较控制器模型的稳定时间，对电压上升时间进行更新，确定稳定时间最小时对应的电压上升时间。
56.具体地，控制器模型的稳定时间越短，控制器模型的性能越好，此时其对应的积分增益参数即为最佳积分增益参数。
57.步骤s105：根据稳定时间最小时对应的电压上升时间确定积分控制器的增益系数。
58.具体地，基于电压上升时间计算相应的积分增益参数的过程为现有技术，在此不
再进行赘述。
59.通过执行上述步骤，本发明实施例提供的自动测试设备的控制参数调整方法，基于负载板电容和被测设备电容，提供了一个可调整的推荐积分增益系数，并且仅允许在积分增益参数调节范围(即保护带)内沿单个轴(即积分增益系数)进行引导或自动调整。避免由于增益系数设置不当可能会因过冲而损坏被测设备的问题，显著降低了为调谐自动测试设备控制器增益的风险和复杂性，并且耗时短，效率高，更适合实际生产环境。
60.具体地，在一实施例中，在执行上述步骤s102之前，上述的自动测试设备的控制参数调整方法还包括如下步骤：
61.步骤s106：基于自动测试设备的数字源表电压范围确定控制器模型的初始积分增益参数和初始比例增益参数。
62.具体地，先按数字源表电压范围选择比例增益，然后固定比例增益后，在电压设定值及最大峰值电压的范围内确定一个初始的积分增益。需要说明的是，在本发明实施例中，为了进一步缩短调节时间，提高效率，在上述步骤s103中，在对控制器模型的积分增益参数进行调节的同时，控制器模型的比例增益参数为初始比例增益参数。
63.步骤s107：基于初始积分增益参数计算得到控制器模型的初始电压上升时间及初始稳定时间。
64.具体地，初始电压上升时间计算过程是现有技术，具体取决于具体自动测试设备产品的时间模型，该时间模型参见下文步骤s102的具体描述，在此不再进行赘述。
65.具体地，在一实施例中，上述的步骤s102中的自动测试设备的电压与积分增益参数对应关系通过如下方式确定：
66.步骤s201：基于第一电容信息和第二电容信息对自动测试设备进行时间建模，得到自动测试设备的增益和延迟特性信息。
67.具体地，通过给定一组特定电刺激，即给自动测试设备一定的电流、电压或频率特性的瞬时变化，通过时间模型来模拟自动测试设备的硬件的行为，进而得到其增益和延迟特性信息。用于调整应用于自动测试设备的模拟行为。时间建模是现有技术，相当于自动测试设备的电路模型的同义词，具体实现过程在此不再进行赘述。
68.步骤s202：基于增益和延迟特性信息确定自动测试设备的电压与积分增益参数对应关系。
69.具体地，基于自动测试设备产品的时间模型，得到了“大致”比例和积分增益组合。然后，该解决方案会根据特定情况调整“大概”增益。例如某些被测设备可能能够接受更高的电压输出容差或更慢的斜升时间等，可根据被测设备进行灵活的调整。
70.具体地，在一实施例中，上述的步骤s104具体包括如下步骤：
71.步骤s401：获取积分增益参数调节范围内当前积分增益参数对应的第一稳定时间。
72.具体地，可以在积分增益参数调节范围内即积分增益的最小-最大安全带内，按照一定的采样间隔来获取当前积分增益参数，进而将其应用至控制器模型中，监测被测设备的电压稳定至电压设定值所需的时间即为第一稳定时间。
73.步骤s402：基于第一稳定时间与初始稳定时间的关系，对初始电压上升时间进行更新，并返回步骤s401。
74.具体地，上述步骤s402通过判断第一稳定时间是否小于初始稳定时间；当第一稳定时间小于初始稳定时间时，将初始电压上升时间更新为当前积分增益参数对应的第一电压上升时间。否则不对初始电压上升时间进行更新。从而保证最终更新的初始电压上升时间最小。
75.步骤s403：将更新后的初始电压上升时间确定为稳定时间最小时对应的电压上升时间。
76.具体地，在上述积分增益参数调节范围内所得到的稳定时间最小时对应的电压上升时间即可确定积分增益系数，确保积分增益系数的性能最佳。
77.具体地，在一实施例中，上述的还包括：
78.步骤s108：基于积分控制器的增益系数确定自动测试设备的fpga中积分控制器的增益系数。
79.从而通过建立自动测试设备的控制器模型，模拟自动测试设备工作，确定积分控制器的增益系数，进而可以得到自动测试设备的fpga中积分控制器的增益系数，无需直接对自动测试设备进行增益系数调节，进而避免了增益系数设置不当可能会因过冲而损坏被测设备的问题。
80.下面将结合具体应用示例，对本发明实施例提供的自动测试设备的控制参数调整方法进行详细的说明。
81.示例性地，利用本发明实施例提供的自动测试设备的控制参数调整方法所建立的自动测试设备的调谐增益控制器架构如图2所示，该调谐增益控制器进行控制参数调整的主要过程如下：
82.步骤1：基于负载板电容、被测设备电容进行时间建模，得到自动测试设备的增益和延迟特性信息；
83.步骤2：确定自动测试设备的数字源表电压范围与比例和积分控制器增益的关系；
84.步骤3：确定自动测试设备的数字源表电流范围与电阻的关系；
85.步骤4：计算初始上升电压时间；
86.步骤5:根据负载板电容、被测设备电容建立自动测试设备的控制器模型，并基于数字源表电压范围确定控制器模型的初始增益参数，得到初始电压上升时间；
87.步骤6；获取被测设备的电压设定值及最大峰值电压，根据峰值电压与增益参数对应关系，确定最大峰值电压所对应的增益参数调节范围；在增益参数调节范围内，对增益参数进行调节。
88.步骤7:比较控制器模型的稳定时间，对电压上升时间进行更新；确定稳定时间最小时对应的电压上升时间；
89.步骤8:根据稳定时间最小时对应的电压上升时间确定积分控制器的增益系数。
90.步骤9：根据确定的积分控制器的增益系数更新自动测试设备的fpga中积分控制器增益系数。
91.本发明上述技术方案仅允许在预定的最小-最大带(即保护带)内沿单个轴(即积分增益系数)进行引导或自动调整。这显著降低了为调谐自动测试设备控制器增益的风险和复杂性，使我们的方法更适合生产环境而不是实验室环境，从而避免由于增益系数设置不当可能会因过冲而损坏被测设备，或因数字源表驱动的电源上升时间缓慢而使被测设备
响应不稳定的问题。此外，在实际应用中，还可以利用本发明实施例提供的解决方案通过固定积分增益系数然后在预设电压范围内调整比例增益，具体实现过程与本技术固定比例增益系数，在预设电压范围内调整积分增益的实现过程类似，在此不再进行赘述。
92.通过执行上述步骤，本发明实施例提供的自动测试设备的控制参数调整方法，基于负载板电容和被测设备电容，提供了一个可调整的推荐积分增益系数，并且仅允许在积分增益参数调节范围(即保护带)内沿单个轴(即积分增益系数)进行引导或自动调整。避免由于增益系数设置不当可能会因过冲而损坏被测设备的问题，显著降低了为调谐自动测试设备控制器增益的风险和复杂性，并且耗时短，效率高，更适合实际生产环境。
93.本发明实施例还提供了一种自动测试设备的控制参数调整系统，该系统应用于具有被测设备的负载板，如图3所示，负载板电容器110与被测设备电容器120耦合，负载板与图2中的源仪表单元连接，如图4所示，该自动测试设备的控制参数调整系统具体包括：
94.第一处理模块101，用于基于负载板的第一电容信息及被测设备的第二电容信息建立自动测试设备的控制器模型。详细内容参见上述方法实施例中步骤s101的相关描述，在此不再进行赘述。
95.第二处理模块102，用于获取被测设备的电压设定值及最大峰值电压，根据自动测试设备的电压与积分增益参数对应关系，确定最大峰值电压所对应的积分增益参数调节范围。详细内容参见上述方法实施例中步骤s102的相关描述，在此不再进行赘述。
96.第三处理模块103，用于在积分增益参数调节范围内，对控制器模型的积分增益参数进行调节。详细内容参见上述方法实施例中步骤s103的相关描述，在此不再进行赘述。
97.第四处理模块104，用于比较控制器模型的稳定时间，对电压上升时间进行更新，确定稳定时间最小时对应的电压上升时间。详细内容参见上述方法实施例中步骤s104的相关描述，在此不再进行赘述。
98.第五处理模块105，用于根据稳定时间最小时对应的电压上升时间确定积分控制器的增益系数。详细内容参见上述方法实施例中步骤s105的相关描述，在此不再进行赘述。
99.通过上述各个组成部分的协同合作，本发明实施例提供的自动测试设备的控制参数调整系统，基于负载板电容和被测设备电容，提供了一个可调整的推荐积分增益系数，并且仅允许在积分增益参数调节范围(即保护带)内沿单个轴(即积分增益系数)进行引导或自动调整。避免由于增益系数设置不当可能会因过冲而损坏被测设备的问题，显著降低了为调谐自动测试设备控制器增益的风险和复杂性，并且耗时短，效率高，更适合实际生产环境。
100.上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应方法实施例相同，在此不再赘述。
101.本发明实施例还提供了一种自动测试设备，如图5所示，该自动测试设备包括：处理器901和存储器902，其中处理器901和存储器902可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。
102.处理器901可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器901还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、
分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
103.存储器902作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的方法所对应的程序指令/模块。处理器901通过运行存储在存储器902中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法。
104.存储器902可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器901所创建的数据等。此外，存储器902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器902可选包括相对于处理器901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器901。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
105.一个或者多个模块存储在存储器902中，当被处理器901执行时，执行上述方法。
106.上述自动测试设备具体细节可以对应参阅上述方法实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
107.本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，实现的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
108.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。