[發(fā)明專利]掃描機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)及其方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110391344.X
• 申請(qǐng)日: 2021-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN113110163A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國(guó)中

本發(fā)明提供了一種掃描機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)，包括：上位機(jī)、控制器、驅(qū)動(dòng)器和掃描機(jī)構(gòu)；控制器將設(shè)定信號(hào)和位置、溫度反饋信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理之后，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器所需的控制信號(hào)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生相應(yīng)的激勵(lì)信號(hào)輸送給掃描機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作；上位機(jī)用于控制器控制指令發(fā)送及實(shí)時(shí)掃描機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)的顯示。掃描機(jī)構(gòu)包括熱電偶、超聲電機(jī)和絕對(duì)式光電編碼器，控制器的的第二輸入端與熱電偶的輸出端連接；控制器的的第三輸入端與絕對(duì)式光電編碼器的輸出端連接；驅(qū)動(dòng)器的輸出端與超聲電機(jī)的輸入端連接。本發(fā)明利用超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)掃描機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)，具有低速性能好，響應(yīng)速度快，抗電磁干擾，控制精度高，控制方式靈活，易于拓展等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)電控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種掃描機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

掃描機(jī)構(gòu)作為以衛(wèi)星為代表的航天器遙感載荷的重要組成部分，驅(qū)動(dòng)掃描負(fù)載以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的成像。隨著載荷空間分辨率需求的不斷提升，對(duì)掃描機(jī)構(gòu)的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定度等指標(biāo)要求也越來越高。且隨著掃描控制技術(shù)的不斷發(fā)展以及掃描機(jī)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域需求的提高，實(shí)現(xiàn)控制精度高、響應(yīng)速度快以及小體積輕重量的掃描機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)越來越有必要。

經(jīng)過檢索，專利文獻(xiàn)CN103607149A公開了一種超聲電機(jī)舵伺服系統(tǒng)及其控制方法，超聲電機(jī)舵伺服系統(tǒng)包括控制器、驅(qū)動(dòng)器、超聲電機(jī)伺服機(jī)構(gòu)、控制信號(hào)接口、比較器和孤極反饋電路；所述控制器的第一輸入端與所述控制信號(hào)接口連接，所述控制器的第二輸入端與所述比較器的輸出端連接，所述控制器的第三輸入端與所述超聲電機(jī)伺服機(jī)構(gòu)的第一輸出端連接；所述驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接至所述控制器的輸出端；所述超聲電機(jī)伺服機(jī)構(gòu)的輸入端與所述驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接；所述孤極反饋電路的輸入端與所述超聲電機(jī)伺服機(jī)構(gòu)的第二輸出端連接，所述孤極反饋電路的輸出端與所述比較器的輸入端連接。該現(xiàn)有技術(shù)利用的是常規(guī)PID控制算法及四路PWM控制信號(hào)，對(duì)于控制系統(tǒng)的高精度控制算法、控制信號(hào)的可靠性及控制方式的靈活性等方面較少涉及。

因此，亟需研發(fā)一種能夠提高控制系統(tǒng)的輸出性能、控制精度，同時(shí)能夠簡(jiǎn)化控制算法存儲(chǔ)和運(yùn)算的系統(tǒng)及方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種掃描機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)及其方法，解決了傳統(tǒng)電磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的掃描機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)低速性能差、響應(yīng)速度慢、控制精度低的技術(shù)問題，使得由超聲電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的掃描機(jī)構(gòu)能夠保持勻速旋轉(zhuǎn)掃描運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，保證掃描機(jī)構(gòu)的可靠運(yùn)行。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種掃描機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)，包括：上位機(jī)、控制器、驅(qū)動(dòng)器和掃描機(jī)構(gòu)；控制器將設(shè)定信號(hào)和位置、溫度反饋信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理之后，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器所需的控制信號(hào)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生相應(yīng)的激勵(lì)信號(hào)輸送給掃描機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作；上位機(jī)用于控制器控制指令發(fā)送及實(shí)時(shí)掃描機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)的顯示。

優(yōu)選地，掃描機(jī)構(gòu)包括熱電偶、超聲電機(jī)和絕對(duì)式光電編碼器，控制器的的第二輸入端與熱電偶的輸出端連接；控制器的的第三輸入端與絕對(duì)式光電編碼器的輸出端連接；驅(qū)動(dòng)器的輸出端與超聲電機(jī)的輸入端連接。

優(yōu)選地，控制器的第一輸入端與上位機(jī)連接；驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接至控制器的輸出端。

優(yōu)選地，控制器包括DSP模塊和FPGA模塊；DSP模塊處理控制指令和反饋信號(hào)后得到控制信號(hào)，通過XINTF接口傳輸給FPGA模塊；

DSP模塊采用數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F28335，F(xiàn)PGA模塊采用可編程邏輯門陣列EP4CE10E22C8。

優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)器包括半橋電路、匹配電感、推挽電路和升壓變壓器；半橋電路與推挽電路并聯(lián)，半橋電路的輸出端與匹配電感的輸入端相連；推挽電路的輸出端與升壓變壓器的輸入端相連；匹配電感的輸出端與升壓變壓器的輸入端相連。

優(yōu)選地，超聲電機(jī)用于給掃描機(jī)構(gòu)提供轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速；熱電偶用于反饋超聲電機(jī)的實(shí)時(shí)溫度；絕對(duì)式光電編碼器用于反饋掃描機(jī)構(gòu)的輸出軸位置信號(hào)。