谐振腔水平精密三反馈调控系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种谐振腔水平精密三反馈调控系统，包含有谐振腔、移动平台、光栅尺、控制箱、网络分析仪、温度控制器、加热毯和上位机；所述控制箱与所述移动平台、温度控制器和上位机分别信号连接，所述谐振腔分别与所述移动平台、温度控制器和网络分析信号连接，所述网络分析仪与所述上位机信号连接；通过采用FPGA作为主要控制器，FPGA的运算速度快，可靠性高，开发周期短，控制精度高，较单片机和PLC有明显优势。

Precise three feedback control system for the level of resonator

The utility model discloses a horizontal precise three feedback control system of a resonant cavity, which comprises a resonant cavity, a mobile platform, a grating ruler, a control box, a network analyzer, a temperature controller, a heating blanket and an upper computer; the control box is respectively signally connected with the mobile platform, a temperature controller and an upper computer, and the resonant cavity is respectively connected with the mobile platform, a temperature controller and a network The network analyzer is connected with the upper computer signal. By using FPGA as the main controller, the operation speed of FPGA is fast, the reliability is high, the development cycle is short, and the control accuracy is high, which has obvious advantages over MCU and PLC.

【技术实现步骤摘要】
谐振腔水平精密三反馈调控系统
本技术涉及谐振腔测控
，具体涉及谐振腔水平精密三反馈调控系统。
技术介绍
目前，谐振腔已经广泛应用于加速器系统中，在保证束流品质的作用中发挥着不可替代的作用。在实际应用中，为了减少束流发散和提高束流品质，谐振腔会有配套的调控系统，由于目前的调控手段大多依赖于手动调节，调控方法单一，同时手动控制无法应对谐振腔频率发生的微小变化，并且长时间盯着谐振腔增加了工作人员的工作压力。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本技术的总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提出了谐振腔水平精密三反馈调控系统，以通过采用FPGA作为主要控制器，FPGA的运算速度快，可靠性高，开发周期短，控制精度高，较单片机和PLC有明显优势，也降低了工作人员的工作压力。为达到上述目的，本技术的技术方案如下：一种谐振腔水平精密三反馈调控系统，包含有谐振腔、移动平台、光栅尺、控制箱、网络分析仪、温度控制器、加热毯和上位机；所述控制箱与所述移动平台、温度控制器和上位机分别信号连接，所述谐振腔分别与所述移动平台、温度控制器和网络分析信号连接，所述网络分析仪与所述上位机信号连接；所述谐振腔、移动平台、光栅尺、上位机、真空度检测仪和水压计构成第一反馈调控系统；所述谐振腔、移动平台、网络分析仪、上位机、真空度检测仪和水压计构成第二反馈调控系统；所述谐振腔、网络分析仪、温度控制器、加热毯、上位机、真空度检测仪和水压计构成第三反馈调控系统。作为优选的，所述谐振腔上设有真空检测仪和水压计。作为优选的，所述控制箱包括开关、电源、FPGA、接线板、步进电机驱动器、电源转换模块、数字显示器、接口和电风扇；所述接口包括上位机通讯串口、光栅尺通讯串口、步进电机通讯串口、温度控制器通讯串口、网络分析仪通讯USB口。作为优选的，所述上位机通讯串口连接上位机，所述光栅尺通讯串口连接光栅尺，所述步进电机通讯串口连接移动平台，所述温度控制器通讯串口连接加热毯，所述网络分析仪通讯USB口连接网络分析仪。作为优选的，所述FPGA主要包括步进电机脉冲信号发生模块和光栅尺信号处理模块，步进电机脉冲信号发生模块产生控制步进电机转动的脉冲信号，光栅信号处理模快将光栅信号处理成位移信号。本技术具有如下优点：1.本技术通过采用FPGA作为主要控制器，FPGA的运算速度快，可靠性高，开发周期短，控制精度高，较单片机和PLC有明显优势。2.本技术采用三级反馈系统实现自动调节和频率补偿的功能，保证了系统的稳定性以及提高了系统的容错率。3.本技术三反馈调控系统提高了系统的控制精度；采用光栅尺记录位移信号，精度可达0.001mm；并且通过FPGA处理光栅信号，保证了实时性的要求。4.本技术保证了调控系统的稳定性和实时性。并且设有频率补偿机制和增加了系统容错率，可自动调节。附图说明为了更清楚地说明本技术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。图1为本技术实施例公开的谐振腔水平精密三反馈调控系统的系统原理图；图2为本技术实施例公开的谐振腔水平精密三反馈调控系统中第一反馈的系统原理图；图3为本技术实施例公开的谐振腔水平精密三反馈调控系统中第二反馈的系统原理图；图4为本技术实施例公开的谐振腔水平精密三反馈调控系统中第二反馈的系统原理图；图中数字和字母所表示的相应部件名称：1.谐振腔2.移动平台3.光栅尺4.控制箱5.网络分析仪6.温度控制器7.加热毯8.上位机9.开关10.电源11.FPGA12.接线板13.步进电机驱动器。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。下面结合实施例和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。如图1-图4所示，一种谐振腔水平精密三反馈调控系统，包含有谐振腔1(所述谐振腔上设有真空检测仪和水压计)、移动平台2、光栅尺3、控制箱4、网络分析仪5、温度控制器6、加热毯7和上位机8；所述控制箱与所述移动平台、温度控制器和上位机分别信号连接，所述谐振腔分别与所述移动平台、温度控制器和网络分析信号连接，所述网络分析仪与所述上位机信号连接；所述谐振腔、移动平台、光栅尺、上位机、真空度检测仪和水压计构成第一反馈调控系统；所述谐振腔、移动平台、网络分析仪、上位机、真空度检测仪和水压计构成第二反馈调控系统；所述谐振腔、网络分析仪、温度控制器、加热毯、上位机、真空度检测仪和水压计构成第三反馈调控系统。其中：所述控制箱包括开关9、电源10、FPGA11、接线板12、步进电机驱动器13、电源转换模块、数字显示器、接口和电风扇；所述接口包括上位机通讯串口，光栅尺通讯串口、步进电机通讯串口、温度控制器通讯串口、网络分析仪通讯USB口。所述上位机通讯串口连接上位机，所述光栅尺通讯串口连接光栅尺，所述步进电机通讯串口连接移动平台，所述温度控制器通讯串口连接加热毯，所述网络分析仪通讯USB口连接网络分析仪。所述FPGA主要包括步进电机脉冲信号发生模块和光栅尺信号处理模块，步进电机脉冲信号发生模块产生控制步进电机转动的脉冲信号，光栅信号处理模快将光栅信号处理成位移信号。本技术的具体使用步骤如下：再如图1-4所示，移动平台2固定在谐振腔体1上，步进电机驱动器12转动带动螺杆转动，从而使调节棒在腔体内来回移动，达到调节腔体频率的目的。光栅尺6固定在移动平台1上，主要用来读取调节棒的位置信息。控制箱15中的FPGA14处理光栅信号、发送脉冲信号给步进电机。温度控制器10通过调节加热毯9的温度调节腔体的工作频率。网络分析仪12检测腔体的工作频率。上位机13读取FPGA14传送来的位移数据和网络分析仪12传送来的频率数据。通过将位移数据与频率数据与工作位移和工作频率进行比较，产生控制信号，反馈控制移动平台1工作，从而控制调节棒7水平移动，使谐振腔的频率达到额定工作频率。真空度检测仪和水压计安装在谐振腔体上，监测腔体真空度和水压。系统一上电，第二反馈系统先起作用，然后第一反馈系统起作用，此时第二反馈系统可屏蔽，其中网络分析仪可以拆卸下来用于其他设备的测量，在第一反馈系统出现故障时或第一反馈系统频率补偿不足的情况下，第三反馈系统开始起作用。第二反馈系统自动调节如下：假设当前腔体工作的频率为F1，且F1<F0,再如附图3所示，谐振腔输出信号连接到网络分析仪，然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐振腔水平精密三反馈调控系统，其特征在于，包含有谐振腔、移动平台、光栅尺、控制箱、网络分析仪、温度控制器、加热毯和上位机；/n所述控制箱与所述移动平台、温度控制器和上位机分别信号连接，所述谐振腔分别与所述移动平台、温度控制器和网络分析信号连接，所述网络分析仪与所述上位机信号连接；/n所述谐振腔、移动平台、光栅尺、上位机、真空度检测仪和水压计构成第一反馈调控系统；/n所述谐振腔、移动平台、网络分析仪、上位机、真空度检测仪和水压计构成第二反馈调控系统；/n所述谐振腔、网络分析仪、温度控制器、加热毯、上位机、真空度检测仪和水压计构成第三反馈调控系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种谐振腔水平精密三反馈调控系统，其特征在于，包含有谐振腔、移动平台、光栅尺、控制箱、网络分析仪、温度控制器、加热毯和上位机；
所述控制箱与所述移动平台、温度控制器和上位机分别信号连接，所述谐振腔分别与所述移动平台、温度控制器和网络分析信号连接，所述网络分析仪与所述上位机信号连接；
所述谐振腔、移动平台、光栅尺、上位机、真空度检测仪和水压计构成第一反馈调控系统；
所述谐振腔、移动平台、网络分析仪、上位机、真空度检测仪和水压计构成第二反馈调控系统；
所述谐振腔、网络分析仪、温度控制器、加热毯、上位机、真空度检测仪和水压计构成第三反馈调控系统。


2.根据权利要求1所述的谐振腔水平精密三反馈调控系统，其特征在于，所述谐振腔上设有真空检测仪和水压计。


3.根据权利要求1所述的谐振腔水平精密三反馈调控系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏蛟，周博文，钦杰，李俊周，侯瑞，张力平，孙安，
申请(专利权)人：江苏安德信超导加速器科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32