[发明专利]一种数字式摆镜控制系统

权利要求书

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。