一种数字式摆镜控制系统

文档序号:25541714发布日期:2021-06-18 20:37阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种数字式摆镜控制系统,包括摆镜结构、dc/dc、2个x轴电机、2个x轴位移传感器、与2个x轴电机及2个x轴位移传感器连接的x轴控制单元,以及2个y轴电机、2个y轴位移传感器、与2个y轴电机及2个y轴位移传感器连接的y轴控制单元;其特征在于:

所述2个x轴电机与原点o距离均为r,其连线与摆镜结构x轴重合;所述2个x轴位移传感器与原点o距离均为r,其连线与摆镜结构x轴夹角为45度;

所述2个y轴电机与原点o距离均为r,其连线与摆镜结构y轴重合;所述2个y轴位移传感器与原点o距离均为r,其连线与2个x轴位移传感器连线垂直;

所述x轴控制单元包括fpga、dsp、h桥、pwm驱动电路、电流采集电路、ad转换电路及通信电路;

所述fpga分别与ad转换电路及通信电路连接,用于实现x轴的电流采集、位置采集,并将采集信号送入dsp,以及实现多路数据通信;

所述dsp分别与fpga及pwm驱动电路连接,用于实现x轴的电流闭环运算和位置闭环运算,并生成pwm脉冲送入pwm驱动电路;dsp包括位置环控制器、电流环控制器以及pwm发生器;

所述位置环控制器,用于实现x轴位置偏差的跟踪控制;所述x轴位置偏差是通过x轴运动解耦后的位置信号,与x轴位移传感器输出经传感器解耦后的位移量进行减法运算获得;

所述电流环控制器,用于实现x轴电流偏差的闭环控制,所述x轴电流偏差是通过位置环控制器输出的电流信号,与x轴电流信号进行减法运算获得;

所述pwm发生器用于将电流环控制器输出信号转换为pwm脉冲信号;

所述pwm驱动电路的输出端与h桥连接,用于将pwm脉冲信号转换为驱动h桥工作的pwm驱动信号;

所述h桥用于驱动2个x轴电机运行,所述2个x轴电机的电流相等,方向相反;

所述电流采集电路的输入端与h桥连接,用于采集h桥的工作电流;

所述ad转换电路的输入端分别与电流采集电路和2个x轴位移传感器连接,用于接收采集的工作电流和位移量,并进行数字转换,将转换后的数字信号送入fpga;

所述y轴控制单元与x轴控制单元结构完全相同。

2.如权利要求1所述的一种数字式摆镜控制系统,其特征在于:所述dsp还包括数字陷波器,所述数字陷波器设置在位置环控制器输出端。

3.如权利要求1或2所述的一种数字式摆镜控制系统,其特征在于:

所述dc/dc用于将外部28v电源转换为5v和±15v,其中,5v给dsp、fpga、ad及x轴位移传感器和y轴位移传感器供电,±15v给电流采集电路供电;

外部28v还作为x轴电机和y轴电机的母线电压;

所述5v通过ldo产生dsp和fpga运行所需的3.3v、2.5v、1.8v及1.2v电压。

4.如权利要求3所述的一种数字式摆镜控制系统,其特征在于:所述x轴控制单元和y轴控制单元还包括过流保护电路,所述±15v给过流保护电路供电;

所述过流保护电路的输入端与电流采集电路连接,电流采集电路还用于采集h桥的母线电压,过流保护电路用于对母线电压进行过流判断;

所述过流保护电路的输出端与pwm驱动电路相连,用于过流时封锁pwm驱动电路,从而使h桥不工作。

5.如权利要求4所述的一种数字式摆镜控制系统,其特征在于:所述h桥采用占空比50%对应电流为零的控制方式;

定义控制两个上桥臂的控制信号分别为h1和h2,则有:

当h1占空比与h2占空比均为50%时,电流为0;

当h1占空比>50%,h2占空比<50%,电流为正;

当h1占空比<50%,h2占空比>50%,电流为负。

6.如权利要求5所述的一种数字式摆镜控制系统,其特征在于:所述x轴电机和y轴电机的位移量通过下式获得:

其中:

za为x轴电机在z方向的位移;

zb为y轴电机在z方向的位移;

zc为与x轴夹角45度方向的位移传感器在z方向移动的距离;

zd为与y轴夹角45度方向的位移传感器在z方向移动的距离。

7.如权利要求6所述的一种数字式摆镜控制系统,其特征在于:所述数字陷波器为陷波频率41hz的二阶数字滤波器。

8.如权利要求7所述的一种数字式摆镜控制系统,其特征在于:所述位置环控制器采用pi控制方式,所述电流环控制器采用不完全积分比例控制方式。

9.如权利要求8所述的一种数字式摆镜控制系统,其特征在于:所述通信电路采用rs422通信。

10.如权利要求9所述的一种数字式摆镜控制系统,其特征在于:所述x轴电机和y轴电机均为音圈电机;所述x轴位移传感器和y轴位移传感器均为电涡流位移传感器。


技术总结
本发明提出一种数字式摆镜控制系统,以解决现有摆镜控制系统存在抗干扰能力弱、不易扩展、一阶谐振频率较低,以及体积和重量较大的技术问题。包括摆镜结构、DC/DC、2个X轴电机、与X轴夹角为45度安装的2个X轴位移传感器、X轴控制单元,以及2个Y轴电机、与Y轴夹角为45度安装的2个Y轴位移传感器及Y轴控制单元;控制单元包括FPGA、DSP、H桥、PWM驱动电路、电流采集电路、AD转换电路及RS422通信电路;DSP包括位置环控制器、电流环控制器、数字陷波器及PWM发生器;位置环控制器用于实现位置偏差的跟踪控制,位置偏差是通过运动解耦后的位置信号,与经传感器解耦后的位移量进行减法运算获得。

技术研发人员:曹钰;王海涛;韩俊锋;谢梅林;冯旭斌;王磊
受保护的技术使用者:中国科学院西安光学精密机械研究所
技术研发日:2021.04.20
技术公布日:2021.06.18
当前第2页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1