[发明专利]扫描机构控制系统及其方法

说明书

本发明提供了一种扫描机构控制系统，包括：上位机、控制器、驱动器和扫描机构；控制器将设定信号和位置、温度反馈信号进行数字信号处理之后，产生驱动器所需的控制信号，进而驱动器产生相应的激励信号输送给扫描机构进行工作；上位机用于控制器控制指令发送及实时扫描机构运行状态的显示。扫描机构包括热电偶、超声电机和绝对式光电编码器，控制器的的第二输入端与热电偶的输出端连接；控制器的的第三输入端与绝对式光电编码器的输出端连接；驱动器的输出端与超声电机的输入端连接。本发明利用超声电机驱动扫描机构控制系统进行作业，具有低速性能好，响应速度快，抗电磁干扰，控制精度高，控制方式灵活，易于拓展等特点。

技术领域

本发明涉及机电控制技术领域，具体地，涉及一种扫描机构控制系统及其方法。

背景技术

扫描机构作为以卫星为代表的航天器遥感载荷的重要组成部分，驱动扫描负载以实现对目标的成像。随着载荷空间分辨率需求的不断提升，对扫描机构的质量和旋转稳定度等指标要求也越来越高。且随着扫描控制技术的不断发展以及扫描机构应用领域需求的提高，实现控制精度高、响应速度快以及小体积轻重量的扫描机构控制系统越来越有必要。

经过检索，专利文献CN103607149A公开了一种超声电机舵伺服系统及其控制方法，超声电机舵伺服系统包括控制器、驱动器、超声电机伺服机构、控制信号接口、比较器和孤极反馈电路；所述控制器的第一输入端与所述控制信号接口连接，所述控制器的第二输入端与所述比较器的输出端连接，所述控制器的第三输入端与所述超声电机伺服机构的第一输出端连接；所述驱动器的输入端连接至所述控制器的输出端；所述超声电机伺服机构的输入端与所述驱动器的输出端连接；所述孤极反馈电路的输入端与所述超声电机伺服机构的第二输出端连接，所述孤极反馈电路的输出端与所述比较器的输入端连接。该现有技术利用的是常规PID控制算法及四路PWM控制信号，对于控制系统的高精度控制算法、控制信号的可靠性及控制方式的灵活性等方面较少涉及。

因此，亟需研发一种能够提高控制系统的输出性能、控制精度，同时能够简化控制算法存储和运算的系统及方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种扫描机构控制系统及其方法，解决了传统电磁电机驱动的扫描机构控制系统低速性能差、响应速度慢、控制精度低的技术问题，使得由超声电机所驱动的扫描机构能够保持匀速旋转扫描运动的平稳性，保证扫描机构的可靠运行。

根据本发明提供的一种扫描机构控制系统，包括：上位机、控制器、驱动器和扫描机构；控制器将设定信号和位置、温度反馈信号进行数字信号处理之后，产生驱动器所需的控制信号，进而驱动器产生相应的激励信号输送给扫描机构进行工作；上位机用于控制器控制指令发送及实时扫描机构运行状态的显示。

优选地，扫描机构包括热电偶、超声电机和绝对式光电编码器，控制器的的第二输入端与热电偶的输出端连接；控制器的的第三输入端与绝对式光电编码器的输出端连接；驱动器的输出端与超声电机的输入端连接。

优选地，控制器的第一输入端与上位机连接；驱动器的输入端连接至控制器的输出端。

优选地，控制器包括DSP模块和FPGA模块；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；

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

优选地，驱动器包括半桥电路、匹配电感、推挽电路和升压变压器；半桥电路与推挽电路并联，半桥电路的输出端与匹配电感的输入端相连；推挽电路的输出端与升压变压器的输入端相连；匹配电感的输出端与升压变压器的输入端相连。

优选地，超声电机用于给扫描机构提供转矩及转速；热电偶用于反馈超声电机的实时温度；绝对式光电编码器用于反馈扫描机构的输出轴位置信号。