【技术实现步骤摘要】
本专利技术具体涉及一种fpga在磁悬浮控制器中的fdds应用，属于磁悬浮轴承。
技术介绍
1、轴承是当代工业设备中的重要部件。在旋转机械中，轴承是一个非常关键的部件，它对旋转机械中的转子起到支撑作用。如果没有轴承，转子是无法在固定位置自由旋转的。因此，它决定着重大装备和主机产品的性能、质量和可靠性，被誉为装备制造的“心脏”。
2、磁悬浮轴承，是一种新型高性能轴承。与传统滚珠轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比，磁悬浮轴承不存在机械接触，转子可以达到很高的运转速度，具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，特别适用高速、真空、超净等特殊环境。可广泛用于机械加工、涡轮机械、航空航天、真空技术、转子动力学特性辨识与测试等领域，被公认为极有前途的新型轴承。
3、dds信号发生器采用直接数字频率合成(direct digital synthesis，简称dds)技术，把信号发生器的频率稳定度、准确度提高到与基准频率相同的水平，并且可以在很宽的频率范围内进行精细的频率调节。采用这种方法设计的信号源可工作于调制状态，可对输出电平进行调节，也可输出各种波形。
4、当前dds芯片较为昂贵，而且在以fpga与dsp双核构成的磁悬浮控制器里，功能较为重叠，dds芯片输出范围较为固定，通频带较为狭窄。
5、现有技术对fpga的rom资源需求较大，一般可满足对正弦波、三角波、锯齿波、方波的波形合成，但采样准确度仍然依靠后续滤波电路的可靠性。
6、因此，有必要提供一种fpga在磁
技术实现思路
1、为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种fpga在磁悬浮控制器中的fdds应用。
2、为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：
3、一种fpga在磁悬浮控制器中的fdds应用，包括以下步骤：
4、s1、由dsp控制fpga将磁悬浮轴承传感器反馈的信号输出为相应幅度、频率、相位的fdds信号；
5、s2、fdds信号输出至电桥电路，电桥电路输出差分，再经放大，放大后的信号进行调零滤波；
6、s3、经过调零滤波的输出信号，经检波后，放大至ad采样口可采集的范围内供dsp进行采样；
7、s4、经过调零滤波的输出信号，由数字比较器与设定的警戒值信号对比，判定磁悬浮轴承是否偏移方向以及位置，并发出警报给dsp；
8、s5、dsp在采样信息的基础上，根据警报信息，对磁悬浮轴承的位置进行调节。
9、上述fdds信号的生成，包括以下步骤：
10、a1、确定波形采样点，将理想波形生成文件，使用rom ip核，将文件数据存储在rom中；
11、a2、dsp通过通讯的方式控制fpga输出相应的频率控制字，改变相位累加器的累加进度，间接控制rom读取速度，从而控制输出波形的频率；
12、a3、dsp通过通讯的方式控制fpga输出相应的相位控制字，改变相位调制器，间接控制rom读取的初值，从而控制输出波形的初值，即相位参数；
13、a4、dsp通过通讯的方式定义幅度控制参数z，经波形查询表读取rom地址中的值时，使用乘法器将其与z相乘，从而控制fpga输出波形的幅度；
14、a5、最后经d/a转换后，为输出的fdds信号。
15、上根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述检波采用fpga内部数字滤波器。
16、上述调零滤波由fpga实现。
17、上述数字比较器为fpga内部资源。
18、本专利技术的有益之处在于：
19、本专利技术的一种fpga在磁悬浮控制器中的fdds应用，fpga与dsp采用spi的通信方式，由dsp控制fpga输出相应幅度、频率、相位的数字信号，再将通过电桥电路后的输出信号进行差分相减，得出其位置相对差值，再基于设定的警戒值，判定磁悬浮轴承是否偏移方向以及位置，并发出警报给dsp；同时通过电桥电路后的输出信号经检波、放大后传输给dsp的ad采样，以获取磁悬浮轴承的位置信息，再由dsp基于警报信息对实时的位置信息进行一定的保护或者补偿措施，完成闭环调节。其具有以下优点：
20、1、本专利技术皆采用数字式可编程器件构成相应电路，可操作性大，除了必要的放大器等其他如fdds、调零滤波器、数字检波器、数字比较器，都为数字电路，均运用fpga内部资源实现。
21、与传统的频率合成器相比，fdds具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。可控范围和空间比传统dds芯片范围更广。由于是fpga为信号输出，所以信号产生与输出模块全都为可编程式，因此，其具有更好的灵活性与扩展性。
22、而且通过通信的方式fpga可以输出理想的信号，可调的范围也远高于dds芯片，还具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，对数字信号处理及其硬件实现有着很重要的作用。
23、2、模拟电路大多受噪声等影响导致稳定性不高可靠性不强等。如果采用模拟滤波器会增加更多的运算放大器电阻电容等元器件，使得电路板布局臃肿空间较少成本较高，而本专利技术采用的数字滤波器可靠性高，给了工程师更多的滤波选择，滤波方式更灵活。
24、3、本专利技术的电路简单可靠，在降低测量电路设计成本和功耗的同时，提高了传感器可靠性。载波源信号频率、相位与幅值稳定，不受外界温度等环境因素干扰。数字解调模块完全替代硬件检波电路，设计可靠，不受外界干扰，无自身噪声带来的误差；无硬件电路参数设计而带来的失真和零点漂移。
25、4、fpga可同时并行处理多路信号，相位延迟可以得到最大程度的降低；传感器带宽高，完全满足磁轴承应用；数字解调数据可直接在芯片内部传送给控制器，有效提高系统响应速度。
26、虽然该架构下受fpga时钟频率(60mhz)以及模数转换频率(60mhz)的限制，载波源频率最大仅可设计在1mhz量级，但是比调频传感器的数字解调仍具有更低的延迟、更好的解调速度和性能。
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1.一种FPGA在磁悬浮控制器中的FDDS应用，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述FDDS信号的生成，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述检波采用FPGA内部数字滤波器。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述调零滤波由FPGA实现。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述数字比较器为FPGA内部资源。
【技术特征摘要】
1.一种fpga在磁悬浮控制器中的fdds应用，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述fdds信号的生成，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的应用，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁炜，王宇波，吴波李，
申请(专利权)人：江苏永续动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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