[發(fā)明專利]掃描機構控制系統(tǒng)及其方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110391344.X
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113110163A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 周春華;茅建偉;葉子龍;尹永康;熊良磊;賈奧男;張永濤;申軍烽
• 申請（專利權）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

1.一種掃描機構控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：上位機(1)、控制器(2)、驅動器(3)和掃描機構(7)；所述控制器(2)將設定信號和位置、溫度反饋信號進行數(shù)字信號處理之后，產(chǎn)生驅動器(3)所需的控制信號，進而驅動器(3)產(chǎn)生相應的激勵信號輸送給掃描機構(7)進行工作；

所述上位機(1)用于所述控制器(2)控制指令發(fā)送及實時掃描機構運行狀態(tài)的顯示。

2.根據(jù)權利要求1所述的掃描機構控制系統(tǒng)，其特征在于，所述掃描機構(7)包括熱電偶(4)、超聲電機(5)和絕對式光電編碼器(6)，

所述控制器的(2)的第二輸入端與所述熱電偶(4)的輸出端連接；

所述控制器的(2)的第三輸入端與所述絕對式光電編碼器(6)的輸出端連接；

所述驅動器(3)的輸出端與所述超聲電機(5)的輸入端連接。

3.根據(jù)權利要求1所述的掃描機構控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(2)的第一輸入端與所述上位機(1)連接；所述驅動器(3)的輸入端連接至所述控制器(2)的輸出端。

4.根據(jù)權利要求1所述的掃描機構控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(2)包括DSP模塊和FPGA模塊；

所述DSP模塊處理控制指令和反饋信號后得到控制信號，通過XINTF接口傳輸給FPGA模塊；

所述DSP模塊采用數(shù)字信號處理器TMS320F28335，所述FPGA模塊采用可編程邏輯門陣列EP4CE10E22C8。

5.根據(jù)權利要求1所述的掃描機構控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅動器(3)包括半橋電路、匹配電感、推挽電路和升壓變壓器；

所述半橋電路與所述推挽電路并聯(lián)，所述半橋電路的輸出端與所述匹配電感的輸入端相連；

所述推挽電路的輸出端與所述升壓變壓器的輸入端相連；

所述匹配電感的輸出端與所述升壓變壓器的輸入端相連。

6.根據(jù)權利要求1所述的掃描機構控制系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲電機(5)用于給掃描機構(7)提供轉矩及轉速；所述熱電偶(4)用于反饋超聲電機(5)的實時溫度；所述絕對式光電編碼器(6)用于反饋掃描機構(7)的輸出軸位置信號。

7.一種掃描機構控制方法，其特征在于，采用權利要求1-5中任一項所述的掃描機構控制系統(tǒng)進行控制，包括下述步驟：

步驟S1：掃描機構控制系統(tǒng)進行系統(tǒng)初始化；

步驟S2：控制器(2)進入指令識別模塊進行循環(huán)等待；

步驟S3：上位機(1)發(fā)送控制指令至控制器(2)，經(jīng)由指令識別模塊進行判斷；

步驟S4：判斷超聲電機(5)是否啟動，若啟動，則進入步驟S5；若未啟動，則進入步驟S2；

步驟S5：若超聲電機(5)啟動，以預設狀態(tài)運行；

步驟S6：判斷超聲電機(5)狀態(tài)是否改變，若改變，則進入步驟S7；若未改變，則進入步驟S2；

步驟S7：超聲電機(5)以新狀態(tài)運行；

步驟S8：判斷超聲電機(5)是否停止，若停止，則進入步驟S9；若未停止，則進入步驟S2；

步驟S9：超聲電機(5)停止，結束作業(yè)。

8.根據(jù)權利要求7所述的掃描機構控制方法，其特征在于，在所述步驟S5和步驟S7中依據(jù)專家規(guī)則整定的增量式PI算法進行超聲電機(5)的穩(wěn)速控制；

所述增量式PI算法為：

u(k)＝u(k-1)+K_P[e(k)-e(k-1)]+K_Ie(k)；

e(k)＝r(k)-y(k)，Δe(k)＝e(k)-e(k-1)；

其中，r(k)為轉速設定值，y(k)為實際轉速值，e(k)為當前時刻的轉速誤差值，e(k-1)為前一時刻的轉速誤差值，Δe(k)為轉速誤差變化量，K_P為比例系數(shù)，K_I為積分系數(shù)。

9.根據(jù)權利要求8所述的掃描機構控制方法，其特征在于，所述專家規(guī)則包括規(guī)則一和規(guī)則二；

所述規(guī)則一：若e(k)Δe(k)0，則控制量的計算公式依據(jù)公式來計算；

所述規(guī)則二：若e(k)Δe(k)＞0或e(k)≠0且Δe(k)＝0時，則控制量的計算公式依據(jù)公式來計算；公式中，a為調節(jié)K_P，K_I變化量的增量系數(shù)，b用來確定合理的誤差變量|Δe(k)|，可令b等于期望的|Δe(k)|。