一种晶振减振主动减振机构的控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及晶振减振及多轴运动控制器技术领域，具体涉及一种面向频率源晶振减振的3自由度主动减振机构专用控制系统。
【背景技术】
[0002]频率源是军用电子系统的核心之一，是用来提供各种信号的电子设备，频率源的好坏直接影响雷达、导航、通讯、空间电子设备及仪器仪表等的性能指标，可能造成环路不稳、数据出错、码同步困难等严重问题。频率源经常工作在温度变化大、尤其是振动强烈的恶劣环境中，因此对频率源的减振设计也显得尤为重要。随着频率源的广泛应用，对其频率稳定度、精确度、频率范围等技术指标也提出越来越高的要求。
[0003]而针对振动环境下的频率源减振设计，目前国内大都采用被动减振方式，被动减振又称消极减振，常通过将目标远离振动源或者通过减振器系统使振幅减小到一定幅值，申请号为CN201310218199.0的专利文献公开过一种晶振减震装置，如图1所示，该装置用于减小晶振的震动，该装置包含盒体2 ;压板3，其安装在盒体2的顶部；8只采用硅橡胶制成的减震垫4，其分别对应安装在晶振I的4个底角及4个顶角处；所述的减震垫4及晶振I安装在盒体2与压板3所形成的空腔内；所述的晶振I通过减震垫4与盒体2内壁实现软接触；软导线5，其与所述晶振I的引脚相连，所述的软导线5穿过压板3并焊接在周围的电路板上，所述盒体2与压板3之间设有连接螺栓6。
[0004]上述减振方法采用设置机械装置来减小晶振的振动方法，属于被动减振方式，其难以达到期望的减振效果，具有减振精度受限、开放性弱、灵活性低的缺点。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种可实现主动减振、控制精度高、控制方法开放、灵活、具有较好的减振效果的晶振减振主动减振机构的控制系统。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为:一种晶振减振主动减振机构的控制系统，其包括以下模块:FPGA微控制器模块、采样模块、电机驱动模块、数据存储模块、输入输出模块、LCD显示模块和上位机通讯模块；所述采样模块的输出端与所述FPGA微控制器模块电连接，所述FPGA微控制器模块与所述电机驱动模块和LCD显示模块电连接，所述FPGA微控制器模块与数据存储模块电连接，FPGA微控制器模块与输入输出模块之间为电连接，并能实现数据的交互传输。
[0007]优选的技术方案，所述FPGA微控制器模块通过所述输入输出模块、采样模块、上位机通讯模块和数据存储模块完成数据的获取和处理，通过所述LCD显示模块进行处理信息的可视化显示，并通过所述电机驱动模块完成音圈电机驱动器的控制；所述采样模块包括模数转换模块，所述模数转换模块用于获取三轴加速度计模拟信号的数字量信息；所述电机驱动模块作为FPGA微控制器与音圈电机驱动器连接的一种接口单元，通过信号线与音圈电机驱动器连接，用于实现以所述FPGA微控制器模块和3台音圈电机驱动器组成的电机驱动网络的信息交互；所述数据存储模块用于保存控制系统的部分关键数据；所述输入输出模块用于实现对外器件的开关量控制；所述LCD显示模块用于信息的可视化显示；所述上位机通讯模块用于所述FPGA微控制器与上位机进行信息交互。
[0008]进一步优选的技术方案，所述采样模块还包括三轴加速度计模拟信号处理模块，所述三轴加速度计模拟信号处理模块用于对三轴加速度模拟信号的平稳限幅、滤波处理。
[0009]再进一步优选的技术方案，所述数据存储模块采用I2C通讯方式完成数据的交互。
[0010]所述电机驱动模块采用SPI通讯方式完成数据的交互及音圈电机的驱动。
[0011]所述上位机通讯模块采用USB通讯方式实现所述FPGA微控制器模块与上位机的数据信息交互。
[0012]权利要求4所述I2C通讯功能、权利要求5所述SPI通讯功能和权利要求6所述USB通讯功能，均由FPGA微控制器模块来完成。
[0013]所述FPGA微控制器模块包括3自由度机构振动加速度转位移单元和主动减振控制算法单元，所述3自由度机构振动加速度转位移单元用于实现抑制振动的控制输入，所述主动减振控制算法单元用于提供一种有效的控制策略，并由所述音圈电机驱动器实现抑制振动的控制输出。
[0014]所述FPGA微控制器模块还包括测试单元，所述测试单元用于实现对运动过程中重要状态的控制和实时监测。
[0015]由于采用了以上技术方案，使本发明的有益效果在于:
[0016]本发明一种晶振减振主动减振机构的控制系统采用基于FPGA的可编程片上系统(SOPC)实现主动减振控制，增强了系统柔性特征；本发明在被动减振的基础上使用主动减振机构控制，提高了控制精度；同时在控制器中集成了主动减振控制算法，算法开放、灵活，可根据需要自主设计修改。
【附图说明】
[0017]图1为现有技术一种晶振减震装置的机构示意图；
[0018]图2为本发明一种晶振减振主动减振机构的控制系统的控制器功能模块示意图；
[0019]图3为本发明一种晶振减振主动减振机构的控制系统的专用控制器FPGA微控制器丰旲块功能不意图；
[0020]图4为本发明一种晶振减振主动减振机构的控制系统的专用控制器硬件功能构成示意图。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实例并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
[0022]本发明的一种晶振减振主动减振机构的控制系统由多个硬件和控制模块构成，如图2所示，所述一种晶振减振主动减振机构的控制系统包括FPGA微控制器模块、采样模块、电机驱动模块、数据存储模块、输入输出模块、LCD显示模块和上位机通讯模块。所述采样模块的输出端与所述FPGA微控制器模块电连接，所述FPGA微控制器模块与所述电机驱动模块和LCD显示模块电连接，所述FPGA微控制器模块与数据存储模块电连接，FPGA微控制器模块与输入输出模块之间为电连接，并能实现数据的交互传输。
[0023]所述FPGA微控制器模块包括3自由度机构振动加速度转位移单元、主动减振控制算法单元和测试单元，所述3自由度机构振动加速度转位移单元用于实现抑制振动的控制输入，所述主动减振控制算法单元用于提供一种有效的控制策略，，并由所述音圈电机驱动器实现抑制振动的控制输出，所述测试单元用于实现对运动过程中重要状态的控制和实时监测。所述FPGA微控制器模块通过所述输入输出模块、采样模块、上位机通讯模块和数据存储模块完成数据的获取和处理，通过所述LCD显示模块进行处理信息的可视化显示，并通过所述电机驱动模块完成音圈电机驱动器的控制。所述采样模块包括模数转换模块和三轴加速度计模拟信号处理模块，所述模数转换模块用于获取三轴加速度计模拟信号的数字量信息，所述三轴加速度计模拟信号处理模块用于对三轴加速度模拟信号的平稳限幅、滤波处理。所述电机驱动模块作为FPGA微控制器与音圈电机驱动器连接的一种接口单元，通过信号线与音圈电机驱动器连接，采用SPI通讯方式实现以所述FPGA微控制器模块和3台音圈电机驱动器组成的电机驱动网络的信息交互。所述数据存储模块用于保存控制系统的部分关键数据，采用I2C通讯方式完成数据的交互。所述输入输出模块用于实现对外器件的开关量控制；所述LCD显示模块用于信息的可视化显示。所述上位机通讯模块采用USB通讯方式实现FPGA微控制器与上位机进行信息交互。
[0024]以上所述I2C通讯功能、SPI通讯功能和USB通讯功能，均由FPGA微控制器模块来完成。
[0025]本发明中，采样模块包含AD模数转换单元，用于实现对外部器件三轴加速度计