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DSP的VCM低频主动隔振控制系统设计

作者:众彩网 来源:本站原创 日期:2020-06-14 21:42 点击: 

  近年来,随着微/纳米技术的蓬勃发展,加工、测量都要求一个稳定的环境,以提高加工、测量精度。然而振动干扰无处不在,室外交通、室内人员走动、机械设备运转等均可能造成振动干扰。大地产生的振动频率约为0.1~10 Hz,实验室人员走动所产生的振动频率约为1~3Hz,一般建筑物的振动频率约在10~100 Hz之间。而且这些振动都很难彻底消除,所以振动的抑制与隔离就尤为重要。

  振动的抑制与隔离方法有多种,通常将振动隔离技术分为被动隔振技术和主动隔振技术。音圈电机(Voice Coil Motor,VCM)是电磁线性电机中的一种,最早用于扩音器。因其具有结构简单、直接驱动、维护容易等优点,并具有良好的加速、减速性能,所以VCM激励器常用于需要快速、运动受控的设备等场合,如DVD中的伺服控制、硬盘,以及摄像机镜头等。本文选用VCM作为低频主动隔振系统中主动吸振器的驱动器,并给出了软、硬件设计方法。

  VCM控制系统硬件电路采用TI公司的TMS320F2812(以下简称F2812)作为控制系统核心。该芯片是一款功能非常强大的32位定点DSP芯片,既具有数字信号处理能力,又具有强大的事件管理能力和嵌入式控制功能。时钟频率为150 MHz,能够满足系统实时性要求。另外,该芯片还支持96个外部中断、丰富的外部存储器接口等。VCM控制系统结构框图如图1所示。

  图1中,电源模块为系统提供各种规格的电源需求;DSP最小系统模块是控制系统的运算处理核心;数据存储模块分别采用IS61LV25616AL和SST39VF800Q扩展了8 MbFlash和4 Mb RlAM;CPLD扩展模块采用EPM3256A系列的CPLD扩展了人机交互模块和RS232和USB2.0通信模块;加速度传感器信号采集电路是主动隔振系统的振动干扰检测模块,即控制系统的前向通道;VCM驱动电路模块为控制系统的后向通道。

  在主动隔振系统中,采用的是ICP式加速度传感器来检测隔振平台的振动情况。传感器的输出为5 V的电压信号,为了获得足够的分辨率和线性度,选用了ADI公司的24位-△ADC转换芯片AD7734。其非线性度不超过0.0025%,并具有SPI通信接口。通过配置AD7734的内部寄存器,可以直接采样加速度传感器输出的5 V信号。前向通道的电路原理图如图2所示。其中,AD780是一款超高精度带隙基准电压源,可以提供2.5 V输出。

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