[发明专利]一种基于PWM的音圈电机高速精密光束指向系统控制方法

权利要求书

1.一种基于PWM的音圈电机高速精密光束指向系统控制方法，其特征在于，所述方法采用位置环和速度环相结合的方式，通过位置环实现对音圈电机连接的反射镜进行控制，速度环根据音圈电机移动速度的大小实现对位置环中PID积分部分控制；具体步骤包括：

S1、系统初始化；

S2、给定目标角度r(k)；

S3、获取当前角度u(k)，进入步骤S4；

S4、产生偏差信号e(k)；进入步骤S5；

S5、进行位置环闭环的PID控制；

S6、判断是否达到期望角度；若是，结束本次控制；若否，回到S4；

还包括步骤S31～S35，被执行在如下控制过程中：

所述步骤S3进一步包括获取当前角度u(k)，进入步骤S4，同时执行步骤S31；

所述步骤S4进一步包括产生偏差信号e(k)；进入步骤S5和步骤S35；所述偏差信号将在速度环中作为输入值，在位置环中作为控制量；

步骤S31～S35的具体步骤为：

S31、判断r(k)＜u(k)是否成立；若是，进入S32；若否，进入S33；

S32、判断U_pos＜u(k)＜U_pos+a是否成立；若是，进入S34；若否，回到S31；

其中，a为常数，表征被控对象进入“控制死区”前预留空间的大小；

S33、条件满足r(k)＞u(k)时，进入S331；

S331、判断U_neg-a＜u(k)＜U_neg是否成立；若是，进入S34；若否，回到S331；

S34、获取当前速度v(k)；进入步骤S35；

S35、进行速度环闭环控制，并将结果叠加到步骤S5的PID控制中，即实现对位置环中PID积分部分控制；

所述步骤S32中U_pos、步骤S331中U_neg，为反射镜偏转角度位于[U_neg，U_pos]占空比死区对应的角度范围的两个端点值。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述PID控制的输出值y(k)满足如下条件：

其中，K_p，K_i，K_d分别为PID控制的比例系数、积分系数以及微分系数；e(k)是当前时刻产生的偏差，e(k-1)为上一时刻产生的偏差，M为速度环输出结果，[U_neg，U_pos]为占空比死区对应的角度范围。

3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述反射镜为快速偏转反射镜。

4.一种基于PWM的音圈电机高速精密光束指向系统，其特征在于，所述系统能够执行权利要求1-3任一项所述的控制方法。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统包括PWM控制器、音圈电机、柔性铰链、光源以及反射镜。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述音圈电机为两两相互对称的四个音圈电机。

7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，系统的光源为激光源。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统能够通过应用程序被移动终端和/或上位计算机非接触地控制。