[發明專利]數字化控制裝置及其控制方法、控制系統、存儲介質

在審

• 申請號: 202110537513.6
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113156871A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 鄧永停;邵蒙;李洪文
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 魏毅宏

1.一種壓電執行機構的數字化控制裝置，其特征在于，所述壓電執行機構的數字化控制裝置包括：

DSP微型控制器、程序在線更新和數據通信模塊、應變計ADC采集模塊、DAC模擬輸出模塊以及壓電執行結構模塊；

所述DSP微型控制器，用于與各功能模塊進行數據交互，以實現程序的在線更新、閉環控制器G_c的閉環校正以及DAC控制量的模擬輸出；

所述程序在線更新和數據通信模塊，用于程序的在線更新、實時數據通信；

所述應變計ADC采集模塊，用于應變計差動電壓信號的采集，并將采集的信號發送至所述DSP微型控制器；

所述DAC模擬輸出模塊，用于接收所述DSP微型控制器輸出的閉環控制量，并將所述閉環控制量轉換為模擬電壓進行輸出；

所述壓電執行結構模塊，用于對所述DAC模擬輸出模塊輸出的模擬電壓進行高壓放大，以實現電源的數字化控制。

2.如權利要求1所述的壓電執行機構的數字化控制裝置，其特征在于，所述DSP微型控制器為TMS320C28346芯片；所述程序在線更新和數據通信模塊為FT2232HL芯片；所述DAC模擬輸出模塊為DAC8544芯片。

3.如權利要求2所述的壓電執行機構的數字化控制裝置，其特征在于，所述壓電執行機構的數字化控制裝置還包括：數字隔離器；

所述數字隔離器為ISO7220芯片，用于為所述TMS320C28346芯片和所述FT2232HL芯片提供信號連接。

4.如權利要求1所述的壓電執行機構的數字化控制裝置，其特征在于，所述應變計ADC采集模塊包括ADC采集單元、參考基準電源和差動電壓調理電路放大器；

所述ADC采集單元為LTC2440芯片，用于采集應變計差動電壓信號和所述差動電壓調理電路放大器輸出的差分電壓信號，并采用SPI接口與所述DSP微型控制器進行數據交互；

所述參考基準電源為LT6658芯片，用于為所述LTC2440芯片和所述差動電壓調理電路放大器進行低噪聲和低紋波供電；

所述差動電壓調理電路放大器為LT1677芯片，用于輸出差分電壓信號IN-和IN+。

5.如權利要求1所述的壓電執行機構的數字化控制裝置，其特征在于，所述壓電執行結構模塊包括壓電執行器、功率放大器和應變計；

所述功率放大器，用于對所述DAC模擬輸出模塊輸出的模擬電壓進行高壓放大，以驅動所述壓電執行器運轉；

所述應變計，用于檢測壓電執行器的位移，并將檢測信號發送至所述DSP微型控制器。

6.一種壓電執行機構的數字化控制方法，其特征在于，應用于如權利要求1所述的數字化控制裝置，所述壓電執行機構的數字化控制方法包括：

讀取所述應變計ADC采集模塊采集的信號數據，得到應變計位移的當前數據L；

根據所述數據L和主控計算機的參考位置L^*，計算閉環控制器G_c所需的誤差值；

根據所述誤差值、閉環控制器G_c和陷波器，計算得到閉環校正所需的閉環控制量；

將所述閉環控制量轉換為模擬電壓，并對所述模擬電壓進行高壓放大，以實現電源的數字化控制。

7.如權利要求6所述的壓電執行機構的數字化控制方法，其特征在于，

所述陷波器，具體采用以下形式：

公式一：

式中W_SF(s)為陷波器的傳遞函數；w_NF為壓電執行結構模塊的陷波頻率；z_Z、z_P分別為陷波器的零點和極點阻尼系數；s為傳遞函數的復變量。