基于DSP的振镜电机数模混合驱动电路设计

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作者 黄磊 杜思勋 +1 位作者 林晓刚 解伟 《电力电子技术》 2025年第1期13-16,共4页

振镜作为高端激光装备不可或缺的一环,其中振镜电机驱动电路对于电机快速精确的摆动起着至关重要的作用。目前国内大多品牌的振镜依旧采用纯模拟式的振镜电机驱动电路架构,相较于数模混合驱动电路,其工作带宽低,控制精度易受温度影响。... 振镜作为高端激光装备不可或缺的一环,其中振镜电机驱动电路对于电机快速精确的摆动起着至关重要的作用。目前国内大多品牌的振镜依旧采用纯模拟式的振镜电机驱动电路架构,相较于数模混合驱动电路,其工作带宽低,控制精度易受温度影响。设计了一种基于数字信号处理器(DSP)的振镜电机数模混合驱动电路,该电路首先采用两片高精度的模数转换芯片,分别设计电流采样电路和位置采样电路,将电流和位置信号转换为数字信号传输到DSP处理,然后利用高精度数模转换芯片输出电压控制信号,最后经线性功率放大器调理输出为电机电压控制信号。其中,电流和位置采样的精度达到1 mA和1μrad,输出控制信号的精度为1 mV。经自主搭建实验平台测试,验证了该驱动电路能够在保证控制精度的同时,提高振镜电机系统的工作带宽。 展开更多

关键词 振镜电机 数模混合驱动电路 数字信号处理器

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振镜电机系统高性能数模混合驱动控制方法 被引量：1

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作者 赵家康 郭宏 徐金全 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3208-3218,共11页

为满足振镜电机系统高精度和高动态性能的控制需求,提出数模混合架构和扩张状态观测器(ESO)-滑模控制(SMC)复合的高性能驱动控制方法。采用基于数字式控制器和模拟式驱动器的数模混合架构设计,一方面便于实现高性能的非线性控制算法,另... 为满足振镜电机系统高精度和高动态性能的控制需求,提出数模混合架构和扩张状态观测器(ESO)-滑模控制(SMC)复合的高性能驱动控制方法。采用基于数字式控制器和模拟式驱动器的数模混合架构设计,一方面便于实现高性能的非线性控制算法,另一方面能够消除数字式驱动器中脉冲宽度调制(PWM)技术导致的高频电流纹波。基于ESO和SMC复合的振镜电机位置环控制方法,通过ESO估计系统的各种扰动,利用SMC实时消除扰动影响,显著地提升了振镜电机系统的动态性能和鲁棒性。仿真和实验结果表明:相较于比例-积分-微分(PID)控制器,所提方法能够有效地提升系统的鲁棒性和动态响应性能,其中动态响应性能提升了29.4%。 展开更多

关键词 振镜电机 滑模控制 扩张状态观测器 高动态性能 运算放大器 跟踪微分器

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检流计式振镜电机反电动势系数测量研究

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作者 周雨时 陈光胜 《机电工程》 CAS 北大核心 2019年第11期1231-1234,共4页

针对检流计式振镜电机反电动势系数测量中信号难以获得的问题,提出了使振镜电机转子在其限定角度内产生速度波动,通过位置传感器输出的位置反馈电压信号,间接得到转子角速度的方法。在国产振镜电机上进行了实验,使用示波器采集了具有短... 针对检流计式振镜电机反电动势系数测量中信号难以获得的问题,提出了使振镜电机转子在其限定角度内产生速度波动,通过位置传感器输出的位置反馈电压信号,间接得到转子角速度的方法。在国产振镜电机上进行了实验,使用示波器采集了具有短期稳定角速度的位置反馈信号,以及对应角速度下定子线圈中反电动势信号;对信号进行处理后得到了转子角速度和反电动势有效值,最终计算得到了反电动势系数。研究结果表明:在不同角速度下,得到的反电势系数值稳定,最终结果取ke=0.0078 V/(rad/s);实验验证了测量方法的可行性。 展开更多

关键词 振镜电机 位置传感器 反电动势有效值 反电动势系数

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控制局域网络多路数字化振镜控制系统设计 被引量：5

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作者 高燚 卫建华 邓云兵 《西安工程大学学报》 CAS 2015年第4期426-430,441,共6页

针对传统振镜控制系统采用放大器实现电流—速度—位置三环控制,具有电路复杂、通信效率低等缺点,给出了一种控制局域网络(CAN)多路数字化振镜控制系统的设计方案.首先基于数字化振镜原理,建立振镜电机Simulink数字模型,然后通过分析振... 针对传统振镜控制系统采用放大器实现电流—速度—位置三环控制,具有电路复杂、通信效率低等缺点,给出了一种控制局域网络(CAN)多路数字化振镜控制系统的设计方案.首先基于数字化振镜原理,建立振镜电机Simulink数字模型,然后通过分析振镜控制系统,设计振镜电机的闭环控制系统,随后给出了基于CAN数据总线的通信协议及控制系统的软件流程,实现了多路数字化振镜控制系统. 展开更多

关键词 CAN总线 振镜电机 闭环控制 Simulink建模与仿真

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振镜激光跟踪系统的鲁棒复合控制方法 被引量：1

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作者 王碧衡 董登峰 +3 位作者 王中宇 纪荣祎 胡哲文 周维虎 《计算机测量与控制》 2018年第12期105-110,共6页

为提高振镜激光跟踪系统的跟踪性能,针对振镜系统在使用过程中存在不确定性的问题,设计了一种基于前馈与反馈的复合控制方法;该控制方法通过零相差跟踪控制器(ZPETC)提高了振镜系统的跟踪性能,并采用了加性分解输出器抑制由系统的不确... 为提高振镜激光跟踪系统的跟踪性能,针对振镜系统在使用过程中存在不确定性的问题,设计了一种基于前馈与反馈的复合控制方法;该控制方法通过零相差跟踪控制器(ZPETC)提高了振镜系统的跟踪性能,并采用了加性分解输出器抑制由系统的不确定性所带来的干扰,然后再通过差分进化算法设计无超调PID控制器来补偿剩余误差;在振镜系统辨识的基础上进行Matlab仿真实验,给辨识模型加入扰动模拟系统参数摄动,通过比较不同控制器下系统的跟踪误差,验证各控制器的作用;仿真结果表明,组合控制器在跟踪过程中能有效降低系统不确定性带来的影响,确保振镜系统拥有良好的跟踪性能。 展开更多

关键词 跟踪控制 振镜电机 零相差跟踪控制器 加性输出分解 差分进化

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振镜伺服系统带宽提升方法研究 被引量：1

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作者 高宇杰 张承瑞 +2 位作者 丁信忠 李虎修 陈攀 《电气传动》 2022年第14期3-8,共6页

激光振镜系统中一般要求电机需满足2°/200 Hz高频响应,传统PID控制方法难以满足小惯量、低幅值、高频率的电机控制要求。因此,为提高位置环、电流环带宽及系统响应速度,研究和应用了多采样更新策略、电流预测控制算法、基于多采样... 激光振镜系统中一般要求电机需满足2°/200 Hz高频响应,传统PID控制方法难以满足小惯量、低幅值、高频率的电机控制要求。因此,为提高位置环、电流环带宽及系统响应速度,研究和应用了多采样更新策略、电流预测控制算法、基于多采样死区补偿算法,多种控制方式融合并应用于定制永磁同步电机,在振镜伺服系统中实现200 Hz位置环的低幅值高频正弦振动。提出的前后向差分方法实现电流预测控制算法和基于多采样死区补偿算法过程重合,未明显增加计算量。所提方法在Matlab/Simulink中验证了可行性和正确性,并搭建实验平台验证了该方法的有效性,取得良好的控制效果,对于伺服系统的高频响应应用具有借鉴意义。 展开更多

关键词 振镜电机 多采样 电流预测控制 死区补偿

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基于改进陷波器的激光振镜高频振动抑制研究

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作者 徐友洪 徐峰 徐建亮 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2020年第10期35-39,共5页

文章提出一种改进陷波器来抑制激光振镜电机摆动时扭力共振频率所产生的振动与噪音。首先,通过精心设计的实验,分析振镜电机共振频率,建立振镜电机扭力共振频率频谱图,进而设计出抑制共振频率的陷波滤波器电路;其次,通过严格的数学分析... 文章提出一种改进陷波器来抑制激光振镜电机摆动时扭力共振频率所产生的振动与噪音。首先,通过精心设计的实验,分析振镜电机共振频率,建立振镜电机扭力共振频率频谱图,进而设计出抑制共振频率的陷波滤波器电路;其次,通过严格的数学分析与理论推导,计算出最佳电路参数,利用Orcad PSpice与Matlab进行仿真验证电路参数,实现了数字陷波器的优化设计,并将实体电路加入激光振镜电机驱动器回路内。设计两级级联陷波滤波器,通过可变电阻可以方便地调节滤波频率和衰减深度的参数,以抑制一阶和二阶扭转共振。实验结果表明,该陷波器的Matlab仿真结果和计算分析结论一致,级联陷波器能有效地抑制振镜电机运转时的扭转共振,提高激光振镜扫描系统的精度和稳定性。 展开更多

关键词 陷波器 振镜电机 振动抑制 频谱分析

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红外热成像系统中高速扫描器的伺服控制设计 被引量：1

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作者 李凌杰 陈菲菲 易文轩 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期672-675,共4页

为了在扫描型红外热成像系统中摆脱对于进口高速扫描器的依赖,同时达到降低成本、提高集成性的目的,通过采用具有动磁式光电角度检测功能的振镜以及PID+Double-Loop Feedback(双闭环反馈)扫描控制伺服系统的信号电路设计,实现了红外热... 为了在扫描型红外热成像系统中摆脱对于进口高速扫描器的依赖,同时达到降低成本、提高集成性的目的,通过采用具有动磁式光电角度检测功能的振镜以及PID+Double-Loop Feedback(双闭环反馈)扫描控制伺服系统的信号电路设计,实现了红外热成像系统中高速扫描器的国产化研制,通过对比实验和实效验证,国产化组件性能与进口组件相当,达到了较高的设计要求。 展开更多

关键词 振镜电机 伺服控制 红外热成像

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五轴激光内雕控制系统的设计 被引量：1

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作者 江卫华 文小玲 《电气自动化》 北大核心 2008年第5期14-15,21,共3页

针对频繁起停,要求快速准确定位的激光内雕机,自主设计了一种能高速运行的数控装置。其核心是以 PC 机和 DSP 组成控制系统,将振镜电机和步进电机有效组合,组成五轴伺服传动,满足运动轴高速高精的控制要求。文章详述了激光内雕系统的构... 针对频繁起停,要求快速准确定位的激光内雕机,自主设计了一种能高速运行的数控装置。其核心是以 PC 机和 DSP 组成控制系统,将振镜电机和步进电机有效组合,组成五轴伺服传动,满足运动轴高速高精的控制要求。文章详述了激光内雕系统的构成,工作原理和各部分接口的实现。 展开更多

关键词 定位 振镜电机 步进电机 接口

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某型高精度激光扫描光栅电机的设计与验证

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作者 孙健 《自动化与仪器仪表》 2024年第7期66-69,共4页

高精度激光扫描光栅电机的细分系统多数采用的是细分芯片的方案,具有可替代性差,细分精度不高的问题;同时目前国内振镜电机产品中很少有直接使用自主细分方案的光栅电机,因此,本设计基于金海创公司某型扫描电机重新设计了适配圆光栅传... 高精度激光扫描光栅电机的细分系统多数采用的是细分芯片的方案,具有可替代性差,细分精度不高的问题;同时目前国内振镜电机产品中很少有直接使用自主细分方案的光栅电机,因此,本设计基于金海创公司某型扫描电机重新设计了适配圆光栅传感器的电机,细化了传感器的安装方案;自主设计了光栅传感器的调理采集电路,并利用CPLD技术来实现传感器信号的采集及电子细分,在电子细分算法中,区分粗细分与精细分过程,通过构造正切函数的数据表来快速查询光栅位置,实现了单周期4 096倍电子细分的能力;最后设计了高精度角度步进平台上机采集系统,使用测试平台对所设计的光栅电机进行实际测试,测试结果达到了预计目标,具有很好的实用开发价值。 展开更多

关键词 振镜电机 光栅传感器 电子细分 CPLD 角度测试平台

原文传递

一种新型扫描系统在无人驾驶激光雷达上的应用

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作者 江南雨 《科技与创新》 2021年第19期150-151,154,共3页

针对无人驾驶车载激光雷达扫描系统的现状,提出一种利用振镜偏转电机与多线并列式激光器共同组成的混合型固态激光雷达环境感知系统。该系统能够有效改进现阶段常规固态激光雷达探测距离短、可靠性不高等缺陷,以更高效地实现对车辆周围... 针对无人驾驶车载激光雷达扫描系统的现状,提出一种利用振镜偏转电机与多线并列式激光器共同组成的混合型固态激光雷达环境感知系统。该系统能够有效改进现阶段常规固态激光雷达探测距离短、可靠性不高等缺陷,以更高效地实现对车辆周围环境的动态扫描与立体描绘。 展开更多

关键词 新型扫描系统 无人驾驶 混合型固态激光雷达 振镜偏转电机

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