[发明专利]一种基于超声电机的激光终端的位置控制方法

权利要求书

1.一种基于超声电机的激光终端粗指向的位置控制方法，其特征在于当激光终端粗指向机构的指向角度误差大于等于预设门限时，采用位置环-速度环联合控制方式驱动激光终端粗指向机构；当激光终端粗指向机构的指向角度误差小于预设门限时，仅采用位置环控制方式驱动激光终端粗指向机构；

所述位置环-速度环联合控制方式为：

位置环-速度环联合控制方式采用速度环闭环控制作为内环，位置环为外环，将位置指令与实际位置的误差作为输入，使用PID控制方法得到速度控制指令，再将速度控制指令与实际速度之间的误差通过速度控制器得到电机控制量控制电机；

当激光终端粗指向终端转轴的工作转速处于高速段时，速度环采用连续控制模式进行位置控制；当激光终端粗指向终端转轴的工作转速处于低速段时，速度环采用微步进模式进行位置控制；在高速段，激光终端粗指向终端转轴的工作转速大于或等于转速门限，在低速段，激光终端粗指向终端转轴的工作转速小于转速门限；

当激光终端粗指向机构的指向角度误差小于预设门限时，所述位置环控制方式采用微步进控制模式进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声电机的激光终端粗指向的位置控制方法，其特征在于所述微步进控制模式通过激光终端粗指向机构的指向角度误差大小范围采用不同频率段不同脉冲数控制超声电机微步进模式步距角的大小。

3.根据权利要求1任一项所述的一种基于超声电机的激光终端粗指向的位置控制方法，其特征在于还包括如下步骤：

采用连续模式驱动基于超声电机的激光终端粗指向机构启动，启动过程中，驱动频率采用从高到低变频方式，使得启动力矩不断增加，直至超声电机启动为止。

4.根据权利要求1所述的一种基于超声电机的激光终端粗指向的位置控制方法，其特征在于：

对超声电机温度进行采集，并利用已知的超声电机谐振频率与温度的变化关系曲线，获得当前温度相对于温度变化对应的频率变化Δf，参考当前温度状态对超声电机驱动频率进行补偿：

温度补偿如下：

f_驱动频率＝f_{常温下驱动频率}+Δf

其中，f_驱动频率为补偿后的驱动频率，f_{常温下驱动频率}为补偿前的驱动频率。

5.根据权利要求4所述的一种基于超声电机的激光终端粗指向的位置控制方法，其特征在于所述超声电机谐振频率与温度的变化关系曲线由标定获取。

6.根据权利要求1所述的一种基于超声电机的激光终端粗指向的位置控制方法，其特征在于所述预设门限为0.1°～0.2°。

7.根据权利要求1所述的一种基于超声电机的激光终端粗指向的位置控制方法，其特征在于所述转速门限为1°/s-3°/s。