[发明专利]一种集成化双框架磁悬浮控制力矩陀螺磁轴承控制系统

摘要

一种集成化双框架磁悬浮控制力矩陀螺磁轴承控制系统，包括控制电路、采集电路和通讯接口，控制电路包括FPGA模块，DSP模块等；采集电路包括电流、位移传感器接口电路，双框架转速/位置接口电路，A/D模块，D/A模块；通讯接口包括USB接口，RS232，及SPI接口，系统的控制电路接收采集电路处理的陀螺转子信号，控制其稳定悬浮，把控制量通过通讯接口传送到上位机，在上位机控制下，实现对陀螺转子悬浮情况的在线监测和数据采集，并且对控制参数在线修改。本发明能有效通讯高精度控制时所需的内框架、外框架转动信号，实现了控制系统与测控系统的集成化设计，满足数据采集和在线监控的速度和精度要求。

主权项

1、一种集成化双框架磁悬浮控制力矩陀螺磁轴承控制系统，其特征在于：由控制电路(3)、采集电路(4)和通讯接口(2)、上位机(1)构成，其中，控制电路(3)包括DSP模块(31)、FPGA模块(32)、Flash(33)、SRAM(34)、转速测量模块(35)和晶振(36)；采集电路(4)包括D/A模块(41)、A/D模块(42)、双框架转速/位置接口电路(43)、位移传感器接口电路(44)和电流传感器接口电路(45)；通讯接口(2)包括USB接口(21)、RS232(22)和SPI接口(23)：(a)在控制电路(3)中：FPGA模块(32)接收A/D模块(42)的电流值、位移值、内外两个框架各自的转速和位置值，通过总线与DSP模块(31)连接，交换控制过程中上述各数据量；接收转速测量模块(35)对霍尔传感器(9)传送的转速信号经过滤波整形后的转速值，同时向D/A模块(41)发送磁轴承的控制量；FPGA模块(32)与FLASH(33)和SRAM(34)之间通过数据和地址总线连接，交换需要存储的数据；FPGA模块(32)接收由DSP模块(31)对晶振(36)倍频后的时钟信号，并提供时钟源给A/D模块(42)；DSP模块(31)根据FPGA模块(32)送来的电流值、位移值、转速值、内外两个框架各自的转速和位置值，分别采用基本控制算法、交叉反馈算法和前馈控制算法计算总控制量，并传回给FPGA模块(32)，同时根据需要在线修改上述各控制算法中的参数；FPGA模块(32)根据总控制量输出PWM信号，驱动功放模块(12)产生控制电流，实现陀螺转子(8)稳定悬浮；(b)在采集电路(4)中：A/D模块(42)接收电流传感器接口电路(45)调理的电流值，接收位移传感器接口电路(44)调理的位移值，接收双框架转速/位置接口电路(43)调理的内外两个框架各自的位置和转速值；D/A模块(41)接收FPGA模块(32)发送的陀螺转子(8)信息，并发送给框架控制系统(5)；(c)在通讯接口(2)中：USB接口(21)和RS232(22)与FPGA模块(32)通过双向工作的总线实现与上位机(1)之间的数据交换；SPI接口(23)在DSP模块(31)控制下向框架控制系统(5)发送陀螺转子(8)的转动信息，并接收补偿内外两个框架不平衡振动各自的控制量。