一种台式主动隔振控制系统技术方案

一种台式主动隔振控制系统，适用于电子仪器领域。台式主动隔振控制系统包括低频扩展电路、模数转换电路、数模转换电路、通信接口电路、基于DSP+CPLD架构的主控电路以及驱动电路。该隔振系统具有较大的隔振带宽，更高的振动衰减率并能够实现六自由度的隔振，具有结构简单、承载能力强、安装方便、可单独使用(不用几个联合使用)、性价比高，响应速度快等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种台式主动隔振控制系统
本专利技术涉及一种台式主动隔振控制系统，适用于电子仪器领域。
技术介绍
随着精加工制造业的不断发展，一些精密光学实验仪器的技术也在提高，对隔振技术的要求越来越高，提高隔振技术越来越迫切。现在集成电路制造的光刻技术己经可以达到纳米级的光刻水平，到2012年时，能分辨的最小线宽己经能够达到_5Onm；自1981年，扫描隧道显微镜(CSTM)被专利技术以来，其水平也在不断发展，现在STM使用恒电流扫描模式工作时，必须要能够检测出0.01nm的表面起伏。对于如此精密的加工或是精密的检测仪器，外围环境的振动或是设备和仪器自身的振动会对其性能产生很大的影响，采用隔振设备能够起到很好的作用，因此研究精密仪器的隔振技术具有非常重要的意义和价值。国内外己经做了非常多的研究，最常用的也是现在非常成熟的隔振技术要数被动隔振技术，即弹簧阻尼系统。被动隔振以其特有的优势在绝大多数的隔振装置中被广泛使用，其特点是比较容易实现且高频隔振效果明显。尽管被动隔振技术具有这些优点，但是被动隔振无法被有效控制以及对现场环境的适应能力等缺点一直得不到解决，被动隔振设备一旦设计制造完成后，就很难对其性能参数进行更正，并且对于低频信号的振动，被动隔振起不了太大的作用，在一些特殊设备中，被动隔振甚至还不能达到隔振的目的，反而会产生共振增强振动，影响设备的正常工作。尽管在制造隔振系统的时候，通常都会把隔振系统的固有频率尽量做得小些，但在实际制造的过程中，将被动隔振系统的固有频率做到1Hz以下是非常困难的，所以对于低频信号的隔振，仅仅依靠被动隔振是不能够达到对精加工设备或是精密光学仪器隔振要求的，因此，要想实现对低频信号隔振是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术提供一种台式主动隔振控制系统，该隔振系统具有较大的隔振带宽，更高的振动衰减率并能够实现六自由度的隔振，具有结构简单、承载能力强、安装方便、可单独使用(不用几个联合使用)、性价比高，响应速度快等优点。本专利技术所采用的技术方案是：台式主动隔振控制系统包括低频扩展电路、模数转换电路、数模转换电路、通信接口电路、基于DSP+CPLD架构的主控电路以及驱动电路。所述软件控制着整个主动隔振器的运行。将软件分为应用层、功能层和内核层，其中应用层在上位机中运行。功能层和内核层在控制器中运行，交互层运行于上位机中，提供与用户交流的界面，可以在测试和诊断时进行通道选择以及控制参数的修改；控制层作为整个软件框架的主体部分，完成主动隔振的控制功能；辅助层实现硬件设备的启动与关闭、任务分配以及硬件资源的管理。各层之间相互协调合作，共同完成主动隔振的功能。交互层属于上位机软件，可以实时测试和诊断，并修改控制器参数后保存成文本，提供给另一台控制器使用。位于下位机中的控制层接收到上位机发送的控制器参数后，根据一定的控制算法实现主动隔振的目的。辅助层以中断的方式控制硬件设备的启动与关闭，以使能的方式控制数据的传输。所述控制器算法模块作为控制算法的核心，是实现主动控制的关键。由于输出信号只用于控制洛伦兹电机，故控制器算法模块只需要电气环控制器就能实现目标采样模块，通过AD转换器将采集到的速度信号转化为电压信号；传感器转换模块中，速度传感器采集到的只是隔振系统的物理轴信号，通过传感器转换模块将物理轴信号转换为逻辑轴信号；控制器算法模块为速度环控制器，将前馈信号和逻辑轴速度信号计算出逻辑轴电机输出信号。执行器转换模块将逻辑轴输出力信号转换为物理轴信号，输出模块通过DA转换器将物理轴电机输出信号输出。所述电气环控制过程中，速度环控制器为六自由度控制器，输入为逻辑轴速度信号数组，输出为逻辑轴电机输出力数组，为了实现隔振系统的诊断功能(使隔振系统成为激振器)，必须要能够提供噪声引入。可以在控制器中主动引入正弦和白噪声信号，可以设置增益和频率，可以在六个自由度中都能够引入噪声。控制器中的每个环路的控制均采用通过若干个stage串联的方式实现。每个stage为一个功能较为单一的控制器，根据控制算法的需要选择不同的控制器级联。本专利技术的有益效果是：该隔振系统具有较大的隔振带宽，更高的振动衰减率并能够实现六自由度的隔振，具有结构简单、承载能力强、安装方便、可单独使用(不用几个联合使用)、性价比高，响应速度快等优点。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的软件总体框架。图2是本专利技术的控制算法流程图。图3是本专利技术的电气环控制框图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，软件控制着整个主动隔振器的运行。将软件分为应用层、功能层和内核层，其中应用层在上位机中运行。功能层和内核层在控制器中运行，交互层运行于上位机中，提供与用户交流的界面，可以在测试和诊断时进行通道选择以及控制参数的修改；控制层作为整个软件框架的主体部分，完成主动隔振的控制功能；辅助层实现硬件设备的启动与关闭、任务分配以及硬件资源的管理。各层之间相互协调合作，共同完成主动隔振的功能。交互层属于上位机软件，可以实时测试和诊断，并修改控制器参数后保存成文本，提供给另一台控制器使用。位于下位机中的控制层接收到上位机发送的控制器参数后，根据一定的控制算法实现主动隔振的目的。辅助层以中断的方式控制硬件设备的启动与关闭，以使能的方式控制数据的传输。如图2,控制器算法模块作为控制算法的核心，是实现主动控制的关键。由于输出信号只用于控制洛伦兹电机，故控制器算法模块只需要电气环控制器就能实现目标采样模块，通过AD转换器将采集到的速度信号转化为电压信号；传感器转换模块中，速度传感器采集到的只是隔振系统的物理轴信号，通过传感器转换模块将物理轴信号转换为逻辑轴信号；控制器算法模块为速度环控制器，将前馈信号和逻辑轴速度信号计算出逻辑轴电机输出信号。执行器转换模块将逻辑轴输出力信号转换为物理轴信号，输出模块通过DA转换器将物理轴电机输出信号输出。如图3，电气环控制过程中，速度环控制器为六自由度控制器，输入为逻辑轴速度信号数组，输出为逻辑轴电机输出力数组，为了实现隔振系统的诊断功能(使隔振系统成为激振器)，必须要能够提供噪声引入。可以在控制器中主动引入正弦和白噪声信号，可以设置增益和频率，可以在六个自由度中都能够引入噪声。控制器中的每个环路的控制均采用通过若干个stage串联的方式实现。每个stage为一个功能较为单一的控制器，根据控制算法的需要选择不同的控制器级联。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种台式主动隔振控制系统，其特征是：所述的台式主动隔振控制系统包括低频扩展电路、模数转换电路、数模转换电路、通信接口电路、基于DSP+CPLD架构的主控电路以及驱动电路。

【技术特征摘要】
1.一种台式主动隔振控制系统，其特征是：所述的台式主动隔振控制系统包括低频扩展电路、模数转换电路、数模转换电路、通信接口电路、基于DSP+CPLD架构的主控电路以及驱动电路。2.根据权利要求1所述的一种台式主动隔振控制系统，其特征是：所述控制系统软件控制着整个主动隔振器的运行，分为应用层、功能层和内核层，其中应用层在上位机中运行，功能层和内核层在控制器中运行，交互层运行于上位机中。3.根据权利要求1所述的一种台式主动隔振控制系统，其特征是：所述的控制系统中控制层作为整个软件框架的主体部分，完成主动隔振的控制功能。4.根据权利要求1所述的一种台式主动隔振控制系统，其特征是：所述的辅助层实现硬件设备的启动与关闭、任务分配以及硬件资源的管理。5.根据权利要求1所述的一种台式主动隔振控制系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓东，
申请(专利权)人：杨晓东，
类型：发明
国别省市：辽宁,21