[发明专利]一种晶振减振主动减振机构的控制系统

摘要

本发明公开了一种晶振减振主动减振机构的控制系统,其包括FPGA微控制器模块、采样模块、电机驱动模块、数据存储模块、输入输出模块、LCD显示模块和上位机通讯模块；所述采样模块的输出端与FPGA微控制器模块电连接，所述FPGA微控制器模块与电机驱动模块和LCD显示模块电连接，所述FPGA微控制器模块与数据存储模块电连接，FPGA微控制器模块与输入输出模块之间为电连接，并能实现数据的交互传输。该平台基于FPGA的可编程片上系统(SOPC)实现主动减振控制，增强了系统柔性特征；且在被动减振的基础上，采用3自由度主动减振机构，进一步提高了控制精度。其减振效果好、频率源稳定度、精确度高。

主权项

一种晶振减振主动减振机构的控制系统,其特征在于，其包括以下模块：FPGA微控制器模块、采样模块、电机驱动模块、数据存储模块、输入输出模块、LCD显示模块和上位机通讯模块；所述采样模块的输出端与所述FPGA微控制器模块电连接，所述FPGA微控制器模块与所述电机驱动模块和LCD显示模块电连接，所述FPGA微控制器模块与数据存储模块电连接，FPGA微控制器模块与输入输出模块为电连接，并能实现数据的交互传输；所述FPGA微控制器模块通过所述输入输出模块、采样模块、上位机通讯模块和数据存储模块完成数据的获取和处理，通过所述LCD显示模块进行处理信息的可视化显示，并通过所述电机驱动模块完成音圈电机驱动器的控制；所述采样模块包括模数转换模块，所述模数转换模块用于获取三轴加速度计模拟信号的数字量信息；所述电机驱动模块作为FPGA微控制器与音圈电机驱动器连接的一种接口单元，通过信号线与音圈电机驱动器连接，用于实现以所述FPGA微控制器模块和3台音圈电机驱动器组成的电机驱动网络的信息交互；所述数据存储模块用于保存控制系统的部分关键数据；所述输入输出模块用于实现对外器件的开关量控制；所述LCD显示模块用于信息的可视化显示；所述上位机通讯模块用于所述FPGA微控制器与上位机进行信息交互；所述采样模块还包括三轴加速度计模拟信号处理模块，所述三轴加速度计模拟信号处理模块用于对三轴加速度模拟信号的平稳限幅、滤波处理；所述数据存储模块采用I2C通讯方式完成数据的交互；所述电机驱动模块采用SPI通讯方式完成数据的交互及音圈电机的驱动；所述上位机通讯模块采用USB通讯方式实现所述FPGA微控制器模块与上位机的数据信息交互；所述I2C通讯功能、所述SPI通讯功能和述USB通讯功能，均由FPGA微控制器模块来完成；所述FPGA微控制器模块包括3自由度机构振动加速度转位移单元和主动减振控制算法单元，所述3自由度机构振动加速度转位移单元用于实现抑制振动的控制输入，所述主动减振控制算法单元用于提供一种有效的控制策略，并由所述音圈电机驱动器实现抑制振动的控制输出；所述FPGA微控制器模块还包括测试单元，所述测试单元用于实现对运动过程中重要状态的控制和实时监测；所述晶振减振主动减振机构的控制系统，采用基于FPGA的可编程片上系统SOPC实现主动减振控制，增强系统柔性特征；在被动减振的基础上使用主动减振机构控制，提高控制精度；同时在控制器中集成主动减振控制算法。