[发明专利]扫描机构控制系统及其方法

权利要求书

1.一种扫描机构控制系统，其特征在于，包括：上位机(1)、控制器(2)、驱动器(3)和扫描机构(7)；所述控制器(2)将设定信号和位置、温度反馈信号进行数字信号处理之后，产生驱动器(3)所需的控制信号，进而驱动器(3)产生相应的激励信号输送给扫描机构(7)进行工作；

所述上位机(1)用于所述控制器(2)控制指令发送及实时扫描机构运行状态的显示。

2.根据权利要求1所述的扫描机构控制系统，其特征在于，所述扫描机构(7)包括热电偶(4)、超声电机(5)和绝对式光电编码器(6)，

所述控制器的(2)的第二输入端与所述热电偶(4)的输出端连接；

所述控制器的(2)的第三输入端与所述绝对式光电编码器(6)的输出端连接；

所述驱动器(3)的输出端与所述超声电机(5)的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的扫描机构控制系统，其特征在于，所述控制器(2)的第一输入端与所述上位机(1)连接；所述驱动器(3)的输入端连接至所述控制器(2)的输出端。

4.根据权利要求1所述的扫描机构控制系统，其特征在于，所述控制器(2)包括DSP模块和FPGA模块；

所述DSP模块处理控制指令和反馈信号后得到控制信号，通过XINTF接口传输给FPGA模块；

所述DSP模块采用数字信号处理器TMS320F28335，所述FPGA模块采用可编程逻辑门阵列EP4CE10E22C8。

5.根据权利要求1所述的扫描机构控制系统，其特征在于，所述驱动器(3)包括半桥电路、匹配电感、推挽电路和升压变压器；

所述半桥电路与所述推挽电路并联，所述半桥电路的输出端与所述匹配电感的输入端相连；

所述推挽电路的输出端与所述升压变压器的输入端相连；

所述匹配电感的输出端与所述升压变压器的输入端相连。

6.根据权利要求1所述的扫描机构控制系统，其特征在于，所述超声电机(5)用于给扫描机构(7)提供转矩及转速；所述热电偶(4)用于反馈超声电机(5)的实时温度；所述绝对式光电编码器(6)用于反馈扫描机构(7)的输出轴位置信号。

7.一种扫描机构控制方法，其特征在于，采用权利要求1-5中任一项所述的扫描机构控制系统进行控制，包括下述步骤：

步骤S1：扫描机构控制系统进行系统初始化；

步骤S2：控制器(2)进入指令识别模块进行循环等待；

步骤S3：上位机(1)发送控制指令至控制器(2)，经由指令识别模块进行判断；

步骤S4：判断超声电机(5)是否启动，若启动，则进入步骤S5；若未启动，则进入步骤S2；

步骤S5：若超声电机(5)启动，以预设状态运行；

步骤S6：判断超声电机(5)状态是否改变，若改变，则进入步骤S7；若未改变，则进入步骤S2；

步骤S7：超声电机(5)以新状态运行；

步骤S8：判断超声电机(5)是否停止，若停止，则进入步骤S9；若未停止，则进入步骤S2；

步骤S9：超声电机(5)停止，结束作业。

8.根据权利要求7所述的扫描机构控制方法，其特征在于，在所述步骤S5和步骤S7中依据专家规则整定的增量式PI算法进行超声电机(5)的稳速控制；

所述增量式PI算法为：

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)为转速设定值，y(k)为实际转速值，e(k)为当前时刻的转速误差值，e(k-1)为前一时刻的转速误差值，Δe(k)为转速误差变化量，K_P为比例系数，K_I为积分系数。

9.根据权利要求8所述的扫描机构控制方法，其特征在于，所述专家规则包括规则一和规则二；

所述规则一：若e(k)Δe(k)0，则控制量的计算公式依据公式来计算；

所述规则二：若e(k)Δe(k)＞0或e(k)≠0且Δe(k)＝0时，则控制量的计算公式依据公式来计算；公式中，a为调节K_P，K_I变化量的增量系数，b用来确定合理的误差变量|Δe(k)|，可令b等于期望的|Δe(k)|。