[发明专利]基于LabVIEW FPGA的磁悬浮轴承数字控制器

说明书

本发明涉及控制器技术领域，具体涉及一种基于LabVIEWFPGA的磁悬浮轴承数字控制器，包括电涡流传感器、传感器前置调理电路、模数转换模块、FPGA模块、驱动电路模块和功率模块；电涡流传感器检测到的转子位移信号经传感器前置调理电路处理后，输入到模数转换模块，经过抗混叠滤波、电平转换和限幅保护环节后到达FPGA模块，模数转换模块将模拟信号转换成数字信号，通过FPGA模块中采用的控制算法对其进行处理，然后得到所需的PWM控制信号，最后数字控制信号经驱动电路模块转换成模拟控制信号传送到下一级控制系统，本申请具有集成度高、体积较小的优点。

技术领域

本发明涉及控制器技术领域，尤其涉及一种基于LabVIEWFPGA的磁悬浮轴承数字控制器。

背景技术

磁悬浮轴承是一种潜力巨大的新型轴承，其工作原理主要是利用电磁线圈产生的磁力将转子悬浮在规定的位置，实现对转子的非接触支承；磁悬浮轴承系统在机械工业、航空航天、能源交通、机器人等领域有着大量的需求，其能否运转正常，在很大程度上由其控制器性能决定，同时其控制器也决定了磁悬浮轴承系统的刚度、阻尼、回转精度等性能，因而对控制器进行改进是提高磁悬浮轴承性能的重要手段，但是传统的基于DSP或模拟器件的磁悬浮轴承控制器具有集成度低、体积较大的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于LabVIEWFPGA的磁悬浮轴承数字控制器，旨在解决现有的磁悬浮轴承数字控制器集成度低、体积较大的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于LabVIEWFPGA的磁悬浮轴承数字控制器，包括电涡流传感器、传感器前置调理电路、模数转换模块、FPGA模块、驱动电路模块和功率模块；

所述传感器前置调理电路和所述电涡流传感器连接，所述模数转换模块和所述传感器前置调理电路连接，所述FPGA模块和所述模数转换模块连接，所述驱动电路模块和所述FPGA模块连接，所述功率模块和所述驱动电路模块连接。

其中，所述传感器前置调理电路采用二阶巴特沃斯低通滤波器，用于对所述电涡流传感器输出的信号进行滤波。

其中，所述模数转换模块采用AD7606，具有16位ADC以及8通道，同时200KHz频率采集，每秒8x200K样本。

其中，所述基于LabVIEW FPGA的磁悬浮轴承数字控制器还包括转子单自由度控制系统；

所述转子单自由度控制系统包括位移传感器、位置控制器、两个电流控制器和两个功率放大器；所述位置控制器和所述位移传感器连接，两个所述电流控制器分别与所述位置控制器连接，两个所述功率放大器分别与两个所述电流控制器连接。

本发明的一种基于LabVIEW FPGA的磁悬浮轴承数字控制器，所述电涡流传感器检测到的转子位移信号经所述传感器前置调理电路处理后，输入到所述模数转换模块，经过抗混叠滤波、电平转换和限幅保护环节后到达所述FPGA模块，所述模数转换模块将模拟信号转换成数字信号，通过所述FPGA模块中采用的控制算法对其进行处理，然后得到所需的PWM控制信号，最后数字控制信号经所述驱动电路模块转换成模拟控制信号传送到下一级控制系统；本发明的一种基于LabVIEW FPGA的磁悬浮轴承数字控制器集成度高、体积较小，且利用LabVIEW开发FPGA模块，避免了传统FPGA软件开发门槛高、周期长、调试困难的问题，大大降低了控制算法的实现难度，实现了短平快的快速原型控制器开发，降低了开发与维护的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种基于LabVIEW FPGA的磁悬浮轴承数字控制系统的结构示意图。