[发明专利]高精度磁场驱动程控系统有效
| 申请号： | 201810174364.X | 申请日： | 2018-03-02 |
| 公开（公告）号： | CN108490823B | 公开（公告）日： | 2019-07-30 |
| 发明（设计）人： | 周斌权;房建成;陆麒麟;杨丹;赵兴华 | 申请（专利权）人： | 北京航空航天大学 |
| 主分类号： | G05B19/042 | 分类号： | G05B19/042 |
| 代理公司： | 北京科迪生专利代理有限责任公司 11251 | 代理人： | 杨学明;顾炜 |
| 地址： | 100191*** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 数字控制装置 磁场驱动 生成控制器 程控系统 交直流 上位机 混叠 磁场 串口通信接口 电流转换电路 分离式电源 交直流分离 高精度DAC 输出 磁场控制 电流信号 交流信号 开发周期 控制模块 人机交互 软件平台 三轴线圈 实验研究 稳定控制 直流信号 转换电路 电压源 控制字 数/模 研发 移植 节约 引入 开发 | ||
1.高精度磁场驱动程控系统，其特征在于：由数字程控模块(2)、压控电流源(9)两大部分组成，其中数字程控模块(2)包括LabVIEW上位机(1)、FPGA数字控制装置(3)；在FPGA数字控制装置(3)中，主要包括交流信号控制器(4)、通信接口模块(18)、直流信号控制器(17)；压控电流源(9)主要包括数/模分离式电源模块(5)、高精度DAC控制模块(7)、电压-电流转换电路(13)，其中高精度DAC控制模块(7)包括交流DAC模块(6)、交流两级放大模块(8)、正/负直流DAC模块(16)、正直流扩流模块(14)、负直流扩流模块(15)；数/模分离式电源模块(5)用于给高精度DAC控制模块(7)和电压-电流转换电路(13)提供驱动电源；电压-电流转换电路(13)包括交流电压-电流转换模块(10)、直流电压-电流转换模块(12)；LabVIEW上位机(1)将生成的用于磁场驱动的电流信号控制字通过串口通信传递到FPGA数字控制装置(3)，其中通信接口模块(18)用于接收电流信号控制字，并将用于磁场驱动的交流电流信号控制字传递给交流信号控制器(4)，将用于磁场驱动的直流电流信号控制字传递给直流信号控制器(17)；交流信号控制器(4)根据交流电流信号控制字生成数字交流信号，直流信号控制器(17)根据直流电流信号控制字生成数字直流信号；FPGA数字控制装置(3)通过SPI总线将数字交流信号与数字直流信号分别传递到高精度DAC控制模块(7)的交流DAC模块(6)和正/负直流DAC模块(16)，进而转换成模拟电压信号，交流电压信号通过交流两级放大模块(8)提高信号输出信噪比；正/负直流电压信号分别经过正直流扩流模块(14)和负直流扩流模块(15)进行扩流，提高直流输出带负载能力，然后将正负直流叠加在一起输出，这有助于提高零点稳定性； 最后，在电压-电流转换电路(13)中，交流电压信号经过交流电压-电流转换模块(10)转换成对应关系的交流电流输出；直流电压信号经过直流电压-电流转换模块(12)转换成相应的直流电流输出，交直流混叠输出后，直接作用于三轴线圈(11)，即可控制对应关系的磁场输出。
2.根据权利要求1所述的高精度磁场驱动程控系统，其特征在于：所述的压控电流源(9)采用交流电流源与直流电流源分离设计方案，能够同时满足高精度、高稳定性的直流电流输出和大带宽范围的交流电流输出。
3.根据权利要求1所述的高精度磁场驱动程控系统，其特征在于：所述的FPGA数字控制装置(3)中的通信接口模块(18)采用USB通信方式，用于连接LabVIEW上位机(1)的串口和FPGA通信，用于接收LabVIEW上位机发送的信号控制字。
4.根据权利要求1所述的高精度磁场驱动程控系统，其特征在于：所述的FPGA数字控制装置(3)中的交流信号控制器(4)和直流信号控制器(17)通过Verilog硬件描述语言实现，采用数字程序实现的信号控制器既灵活便捷又节约硬件资源。
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