电流驱动的电磁执行器控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种电流驱动的电磁执行器控制系统，包括：基于ARM芯片的控制单元、大功率压‑流转换驱动电路、电源管理电路、传感调理电路、电压电流显示模块。本发明专利技术采用ARM Cortex‑M3系列单片机的A/D模块采集基于电流驱动的电磁执行器的输出量，使用增量式PID算法控制输出量，经过单片机D/A功能转换为模拟电压，传递给大功率压‑流转换驱动电路并作为其输入电压，转换为相应的输出电流控制基于电流驱动的电磁执行器的输出状态。本发明专利技术基于电流驱动的电磁执行器的控制系统能实时、准确的控制执行器的输出状态，并且具有较强的适应性和较广泛的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及精密机械
，具体地，涉及一种电流驱动的电磁执行器控制系统。
技术介绍
电磁执行器作为构成机械系统的要素单元技术之一，一直是各国机械研究项目的共有研究内容。目前，电磁执行器往精密化、智能化、产业化发展，一旦精密电磁驱动技术有所突破，将有可能在此基础上构造实用化的精密控制系统，从而带动精密机械整体技术的全面发展。为了使电磁执行器在精密机械系统中得到应用，当前的首要任务是设法提高电磁执行器的力能指标，并以此为基础解决精密电磁执行器的通用化和实用化问题。然而精密电磁执行器离不开驱动控制系统，电磁执行器的静态和动态性能很大程度上取决于驱动电流的性能。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种电流驱动的电磁执行器控制系统。根据本专利技术提供的电流驱动的电磁执行器控制系统，包括：基于ARM芯片的控制单元、大功率压-流转换驱动电路以及传感调理电路；基于电流驱动的电磁执行器的输出状态信号经传感调理电路传输至基于ARM芯片的控制单元，并由所述基于ARM芯片的控制单元转化为相应的模拟信号后发送至大功率压-流转换驱动电路；所述大功率压-流转换驱动电路输出大功率电流信号用于控制基于电流驱动的电磁执行器的输出。优选地，还包括电源管理电路、电压电流显示模块，所述电源管理电路用于将220V交流电压转换为不同幅值直流电压，并分别提供给基于ARM芯片的控制单元、大功率压-流转换驱动电路、运算放大器以及传感调理电路；所述电压电流显示模块用于实时显示基于电流驱动的电磁执行器的电流和电压值。优选地，所述基于ARM芯片的控制单元包括：A/D模块、ARM单片机模块、D/A模块；所述A/D模块通过接口与传感调理电路相连，用于将传感调理电路输送的模拟信号转化为相应的数字信号后传输给ARM单片机模块；所述ARM单片机模块对接收到的数字信号进行处理，并将处理后的结果传输给D/A模块；所述D/A模块用于将ARM单片机模块的处理结果转化为相应的模拟信号，并传输给大功率压-流转换驱动电路。优选地，所述基于ARM芯片的控制单元采用基于ARM Cortex-M3系列单片机，以意法半导体公司的STM32F103型号芯片为核心控制芯片，采用增量式PID算法控制输出模拟信号，该模拟信号作为大功率压-流转换驱动电路的输入Ui，控制大功率压-流转换电路输出相应的电流信号，所述电流信号控制基于电流驱动的电磁执行器的输出，所述基于电流驱动的电磁执行器的输出状态信号经传感调理电路反馈回基于ARM芯片的控制单元；另外，所述基于ARM芯片的控制单元还通过RS232通信接口与上位机进行通信，实时显示基于电流驱动的电磁执行器的输出状态。优选地，所述大功率压-流转换驱动电路为采用PA340CC大功率运算放大器和功率MOSFET组成的功率放大电路，用于将基于ARM芯片的控制单元输出的电压信号转化为经放大处理的电流信号。优选地，所述传感调理电路采用8阶巴特沃思低通滤波电路，用于滤除基于电流驱动的电磁执行器的输出状态信号中的干扰源，所述干扰源包括：高频噪声、磁场强度中的交流成分。优选地，所述电源管理电路采用半桥开环式拓扑结构，用于将220V交流电转化为：正负60伏电压、正负15伏电压、正5伏电压以及正3.3伏电压这四种直流电压；其中：正负60伏电压提供给大功率压-流转换驱动电路，正负15伏电压提供给运算放大器，正5伏电压以及正3.3伏电压提供给基于ARM芯片的控制单元。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术提供的电流驱动的电磁执行器控制系统能够对基于电流驱动的电磁执行器进行实时、准确控制，同时与上位机通过RS232通信接口建立连接，通过上位机实时显示执行器的输出状态。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术提供的电流驱动的电磁执行器控制系统的原理框图；图2为大功率压-流转换电路示意图；图3为8阶巴特沃思低通滤波器的电路示意图；图4为整流滤波电路示意图；图5为半桥式开关DC-DC电路示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。根据本专利技术提供的电流驱动的电磁执行器控制系统，包括：基于ARM芯片的控制单元、大功率压-流转换驱动电路以及传感调理电路；基于电流驱动的电磁执行器的输出状态信号经传感调理电路传输至基于ARM芯片的控制单元，并由所述基于ARM芯片的控制单元转化为相应的模拟信号后发送至大功率压-流转换驱动电路；所述大功率压-流转换驱动电路输出控制电路信号用于控制基于电流驱动的电磁执行器的输出。所述电流驱动的电磁执行器控制系统，还包括电源管理电路、电压电流显示模块，所述电源管理电路用于将220V交流电压转换为不同幅值直流电压，并分别提供给基于ARM芯片的控制单元、大功率压-流转换驱动电路以及传感调理电路；所述电压电流显示模块用于实时显示基于电流驱动的电磁执行器的电流和电压值。所述基于ARM芯片的控制单元包括：A/D模块、ARM单片机模块、D/A模块；所述A/D模块通过接口与传感调理电路相连，用于将传感调理电路输送的模拟信号转化为相应的数字信号后传输给ARM单片机模块；所述ARM单片机模块对接收到的数字信号进行处理，并将处理后的结果传输给D/A模块；所述D/A模块用于将ARM单片机模块的处理结果转化为相应的模拟信号，并传输给大功率压-流转换驱动电路。所述基于ARM芯片的控制单元采用基于ARM Cortex-M3系列单片机，以意法半导体公司的STM32F103型号芯片为核心控制芯片，采用增量式PID算法控制输出模拟信号，该模拟信号作为大功率压-流转换驱动电路的输入Ui，控制大功率压-流转换电路输出相应的电流信号，所述电流信号控制基于电流驱动的电磁执行器的输出，所述基于电流驱动的电磁执行器的输出状态信号经传感调理电路反馈回基于ARM芯片的控制单元；另外，所述基于ARM芯片的控制单元还通过RS232通信接口与上位机进行通信，实时显示基于电流驱动的电磁执行器的输出状态。所述大功率压-流转换驱动电路为采用PA340CC大功率运算放大器和功率MOSFET组成的功率放大电路，用于将基于ARM芯片的控制单元输出的电压信号转化为经放大处理的电流信号。所述传感调理电路采用8阶巴特沃思低通滤波电路，用于滤除基于电流驱动的电磁执行器的输出状态信号中的干扰源，所述干扰源包括：高频噪声、磁场强度中的交流成分。所述电源管理电路采用半桥开环式拓扑结构，用于将220V交流电转化为：正负60伏电压、正负15伏电压、正5伏电压以及正3.3伏电压这四种直流电压；其中：正负60伏电压提供给大功率压-流转换驱动电路，正负15伏电压提供给运算放大器，正5伏电压以及正3.3伏电压提供给基于ARM芯片的控制单元。具体地，本专利技术中的基于ARM芯片的控制单元为ARM Cortex-M3系列单片机为核心控制器，将基于电流驱动的电磁执行器的输出状态通过传感调理电路处理后送到ARM的A/D模块，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流驱动的电磁执行器控制系统，其特征在于，包括：基于ARM芯片的控制单元、大功率压‑流转换驱动电路以及传感调理电路；基于电流驱动的电磁执行器的输出状态信号经传感调理电路传输至基于ARM芯片的控制单元，并由所述基于ARM芯片的控制单元转化为相应的模拟信号后发送至大功率压‑流转换驱动电路；所述大功率压‑流转换驱动电路输出控制电路信号用于控制基于电流驱动的电磁执行器的输出。

【技术特征摘要】
1.一种电流驱动的电磁执行器控制系统，其特征在于，包括：基于ARM芯片的控制单元、大功率压-流转换驱动电路以及传感调理电路；基于电流驱动的电磁执行器的输出状态信号经传感调理电路传输至基于ARM芯片的控制单元，并由所述基于ARM芯片的控制单元转化为相应的模拟信号后发送至大功率压-流转换驱动电路；所述大功率压-流转换驱动电路输出控制电路信号用于控制基于电流驱动的电磁执行器的输出。2.根据权利要求1所述的电流驱动的电磁执行器控制系统，其特征在于，还包括电源管理电路、电压电流显示模块，所述电源管理电路用于将220V交流电压转换为不同幅值直流电压，并分别提供给基于ARM芯片的控制单元、大功率压-流转换驱动电路以及传感调理电路；所述电压电流显示模块用于实时显示基于电流驱动的电磁执行器的电流和电压值。3.根据权利要求1所述的电流驱动的电磁执行器控制系统，其特征在于，所述基于ARM芯片的控制单元包括：A/D模块、ARM单片机模块、D/A模块；所述A/D模块通过接口与传感调理电路相连，用于将传感调理电路输送的模拟信号转化为相应的数字信号后传输给ARM单片机模块；所述ARM单片机模块对接收到的数字信号进行处理，并将处理后的结果传输给D/A模块；所述D/A模块用于将ARM单片机模块的处理结果转化为相应的模拟信号，并传输给大功率压-流转换驱动电路。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电流驱动的电磁执行器控制系统，其特征在于，所述基于ARM芯片的控制单元采用基于ARM Cort...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫杭杰，杨斌堂，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31