[發明專利]一種磁懸浮控制系統及控制方法

無效

• 申請號: 201010227986.8
• 申請日: 2010-07-07
• 公開（公告）號: CN101895240A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 曹廣忠;邱洪;李寒逸;黃蘇丹
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所 44268
• 代理人: 劉文求

1.一種磁懸浮控制系統，其特征在于，包括電流驅動及檢測模塊、位置檢測及信號處理模塊、數字信號處理模塊，以及人機交互模塊；

所述電流驅動及檢測模塊，一方面用于根據一控制信號驅動電磁鐵，讓其產生懸浮被懸浮控制對象的電磁力，另一方面用于檢測電磁鐵的電流大小，并把電流信號轉化成第一電壓信號；

所述位置檢測及信號處理模塊，用于檢測被懸浮控制對象的懸浮位置，并把懸浮位置的位置信號轉化成第二電壓信號；

所述數字信號處理模塊分別與所述電流驅動及檢測模塊和位置檢測及信號處理模塊連接，一方面用于將所述第一電壓信號和第二電壓信號進行采樣轉化成數字信號，并將所述數字信號通過控制算法的處理產生內部控制信號輸出至所述電流驅動及檢測模塊，另一方面用于實時調用多種控制算法，調整控制參數，實現對被懸浮控制對象的實時懸浮控制；

所述人機交互模塊與所述數字信號處理模塊連接，用于接收用戶輸入的外部控制信號并輸出至所述數字信號處理模塊，以及用于通過實時控制界面顯示控制狀態。

2.根據權利要求1所述的磁懸浮控制系統，其特征在于，所述數字信號處理模塊進一步包括：ADC采樣單元、驅動器控制接口單元、微處理器單元、串口通信單元；

所述ADC采樣單元分別與所述電流驅動及檢測模塊和位置檢測及信號處理模塊連接，用于采集電流驅動及檢測模塊的第一電壓信號、以及位置檢測及信號處理模塊的第二電壓信號，并把所述第一電壓信號和第二電壓信號轉化為數字信號；

所述驅動器控制接口單元與所述電流驅動及檢測模塊連接，用于給所述微處理器單元和電流驅動及檢測模塊之間提供通信通道；

所述微處理器單元分別與所述ADC采樣單元和所述驅動器控制接口單元連接，用于通過數字量與模擬量的轉化公式將所述數字信號轉化為控制的反饋信號，并將所述反饋信號通過控制算法的處理，產生所述內部控制信號通過所述驅動器控制接口單元發送至所述電流驅動及檢測模塊，以控制所述電磁鐵的電磁力的大小；

所述串口通信單元用于給所述微處理器單元與人機交互模塊之間的通信提供連接通道。

3.根據權利要求2所述的磁懸浮控制系統，其特征在于，所述數字信號處理模塊還包括：一與所述微處理器單元連接的存儲模塊，用于存儲多種控制算法，所述多種控制算法包括PID控制算法，模糊PID控制算法，神經網絡控制算法，魯棒控制算法，滑模控制算法，模型參考自適應控制算法，LQR控制算法。

所述微處理器單元還用于調用所述存儲模塊存儲的多種控制算法，在系統上實現多種不同控制算法的控制。

4.根據權利要求2所述的磁懸浮控制系統，其特征在于，所述電流驅動及檢測模塊進一步包括：驅動器，及與所述驅動器連接的電流傳感器；

所述驅動器用于通過驅動器控制接口單元接收所述微處理器單元發出的控制信號，并根據該控制信號驅動所述電磁鐵，讓其產生懸浮被懸浮控制對象的電磁力，使被懸浮控制對象懸浮在設定的參考位置；

所述電流傳感器用于檢測電磁鐵的電流大小并轉化成第一電壓信號，以及通過電流傳感器信號接口將所述第一電壓信號采樣傳遞到微處理器單元，形成一電流控制環。

5.根據權利要求4所述的磁懸浮控制系統，其特征在于：所述電流傳感器為霍爾電流傳感器。

6.根據權利要求1所述的磁懸浮控制系統，其特征在于，所述位置檢測及信號處理模塊進一步包括：位置傳感器、及與所述位置傳感器連接的位置信號處理單元，

所述位置傳感器用于檢測被懸浮控制對象的懸浮位置，形成一位置信號；

所述位置信號處理單元用于將所述位置信號轉化成第二電壓信號，并通過位置信號接口采樣傳遞給微處理器單元，形成一位置反饋閉環。

7.根據權利要求6所述的磁懸浮控制系統，其特征在于，所述位置傳感器為新型一維PSD傳感器。

8.根據權利要求3所述的磁懸浮控制系統，其特征在于，所述存儲模塊為Flash存儲模塊。