[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

本發明公開了一種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；通過DSP微型控制器與各功能模塊，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，進而實現電源的數字化控制。本發明還公開了一種壓電執行機構的數字化控制方法、數字化電源控制系統和計算機可讀存儲介質。本發明裝置以高性能的DSP微型控制器為核心，兼容各功能模塊，提高了控制裝置的數據交換效率和閉環控制性能，簡化了硬件電路的結構設計，從而不僅能夠同時支持程序在線更新和實時數據通信，還能夠高精度、數字化地適應不同應用場合的控制需求。

技術領域

本發明涉及電源數字化控制技術領域，尤其涉及一種數字化控制裝置及其控制方法、控制系統、存儲介質。

背景技術

隨著驅動控制技術的不斷進步，壓電執行機構在精密定位和快速校正系統中得到了越來越多的應用。傳統的壓電執行機構通常采用運算放大器搭建的模擬電路進行閉環控制，這種模擬控制方式具有較大的閉環帶寬和較高的抗干擾能力，會導致控制系統的閉環參數整定比較復雜，進而系統很難達到最優的閉環控制效果。因此，數字化的控制器應運而生，數字控制器能夠比較容易進行控制系統的閉環參數調整，從而達到比較理想的閉環控制效果。

但是，目前已有的數字化控制器沒能同時兼顧高精度的位置傳感器采集電路和數模轉換電路，并且難以實現程序的在線更新和實時的數據通信功能。因此，如何設計出一款能夠同時支持程序在線更新和實時數據通信的高精度、數字化壓電執行機構控制裝置具有重要意義。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種數字化控制裝置及其控制方法、控制系統、存儲介質，旨在解決如何能夠同時支持程序在線更新和實時數據通信的高精度、數字化壓電執行機構控制裝置的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供的一種壓電執行機構的數字化控制裝置，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。

可選的，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。

可選的，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。

可選的，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；