[发明专利]一种磁悬浮控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种磁悬浮控制系统，其特征在于，包括电流驱动及检测模块、位置检测及信号处理模块、数字信号处理模块，以及人机交互模块；

所述电流驱动及检测模块，一方面用于根据一控制信号驱动电磁铁，让其产生悬浮被悬浮控制对象的电磁力，另一方面用于检测电磁铁的电流大小，并把电流信号转化成第一电压信号；

所述位置检测及信号处理模块，用于检测被悬浮控制对象的悬浮位置，并把悬浮位置的位置信号转化成第二电压信号；

所述数字信号处理模块分别与所述电流驱动及检测模块和位置检测及信号处理模块连接，一方面用于将所述第一电压信号和第二电压信号进行采样转化成数字信号，并将所述数字信号通过控制算法的处理产生内部控制信号输出至所述电流驱动及检测模块，另一方面用于实时调用多种控制算法，调整控制参数，实现对被悬浮控制对象的实时悬浮控制；

所述人机交互模块与所述数字信号处理模块连接，用于接收用户输入的外部控制信号并输出至所述数字信号处理模块，以及用于通过实时控制界面显示控制状态。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮控制系统，其特征在于，所述数字信号处理模块进一步包括：ADC采样单元、驱动器控制接口单元、微处理器单元、串口通信单元；

所述ADC采样单元分别与所述电流驱动及检测模块和位置检测及信号处理模块连接，用于采集电流驱动及检测模块的第一电压信号、以及位置检测及信号处理模块的第二电压信号，并把所述第一电压信号和第二电压信号转化为数字信号；

所述驱动器控制接口单元与所述电流驱动及检测模块连接，用于给所述微处理器单元和电流驱动及检测模块之间提供通信通道；

所述微处理器单元分别与所述ADC采样单元和所述驱动器控制接口单元连接，用于通过数字量与模拟量的转化公式将所述数字信号转化为控制的反馈信号，并将所述反馈信号通过控制算法的处理，产生所述内部控制信号通过所述驱动器控制接口单元发送至所述电流驱动及检测模块，以控制所述电磁铁的电磁力的大小；

所述串口通信单元用于给所述微处理器单元与人机交互模块之间的通信提供连接通道。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮控制系统，其特征在于，所述数字信号处理模块还包括：一与所述微处理器单元连接的存储模块，用于存储多种控制算法，所述多种控制算法包括PID控制算法，模糊PID控制算法，神经网络控制算法，鲁棒控制算法，滑模控制算法，模型参考自适应控制算法，LQR控制算法。

所述微处理器单元还用于调用所述存储模块存储的多种控制算法，在系统上实现多种不同控制算法的控制。

4.根据权利要求2所述的磁悬浮控制系统，其特征在于，所述电流驱动及检测模块进一步包括：驱动器，及与所述驱动器连接的电流传感器；

所述驱动器用于通过驱动器控制接口单元接收所述微处理器单元发出的控制信号，并根据该控制信号驱动所述电磁铁，让其产生悬浮被悬浮控制对象的电磁力，使被悬浮控制对象悬浮在设定的参考位置；

所述电流传感器用于检测电磁铁的电流大小并转化成第一电压信号，以及通过电流传感器信号接口将所述第一电压信号采样传递到微处理器单元，形成一电流控制环。

5.根据权利要求4所述的磁悬浮控制系统，其特征在于：所述电流传感器为霍尔电流传感器。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮控制系统，其特征在于，所述位置检测及信号处理模块进一步包括：位置传感器、及与所述位置传感器连接的位置信号处理单元，

所述位置传感器用于检测被悬浮控制对象的悬浮位置，形成一位置信号；

所述位置信号处理单元用于将所述位置信号转化成第二电压信号，并通过位置信号接口采样传递给微处理器单元，形成一位置反馈闭环。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮控制系统，其特征在于，所述位置传感器为新型一维PSD传感器。

8.根据权利要求3所述的磁悬浮控制系统，其特征在于，所述存储模块为Flash存储模块。