CN106301097B - 扫描振镜电机控制机构、系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种扫描振镜电机控制机构、系统和方法。所述机构包括负载，还包括：第一振镜电机，所述第一振镜电机与所述负载的一端通过刚性连接装置连接；第二振镜电机，所述第二振镜电机与所述负载的另一端通过柔性连接装置连接。本申请实施例所提供的扫描振镜电机控制系统及相应的控制方法，以与负载刚性连接的振镜电机为主控制回路的控制对象，以与负载柔性连接的振镜电机为从控制回路的控制对象，能够很好地协调两台振镜电机对负载的偏转与定位控制，在有效避免电机谐振以及负载断裂的情况下，大幅提高振镜电机系统负载的驱动能力，提高振镜电机系统的闭环响应速度。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种扫描振镜电机控制机构、系统及方法。
背景技术
振镜电机亦称为电流计扫描振镜(galvanometric scanner)，与常规旋转电机不同，是一种特殊的摆动电机，用于使负载发生偏转，其基本原理是由通电线圈在磁场中产生力矩，通过力矩控制负载旋转一定的角度。
扫描振镜电机的负载通常为反射镜片或成像装置，常作为光学领域内改变光路角度的执行机构。扫描振镜的偏转角度有限，通常为-20°至20°，受到尺寸和转子永磁体制造工艺的限制，扫描振镜电机的输出功率普遍较小，当负载的转动惯量较大时，控制系统的动态响应性能将难以保证，限制了扫描振镜电机在驱动大转动惯量负载场合的应用。
发明内容
为克服相关技术中驱动大转动惯量负载时系统响应速度降低的问题，本申请提供一种扫描振镜电机控制机构、系统及方法。
根据本申请实施例的第一方面，提供一种扫描振镜电机控制机构，包括负载，其特征在于，还包括：
第一振镜电机，所述第一振镜电机与所述负载的一端通过刚性连接装置连接；
第二振镜电机，所述第二振镜电机与所述负载的另一端通过柔性连接装置连接。
可选的，所述的扫描振镜电机控制机构，还包括：
支撑框架，所述支撑框架与所述第一振镜电机和所述第二振镜电机连接，用于将所述第一振镜电机和所述第二振镜电机固定于其他装置。
可选的，所述柔性连接装置为柔性负载粘接架，或者由刚性负载粘接架与联轴器组成。
根据本申请实施例的第二方面，提供一种扫描振镜电机控制系统，用于控制本身实施例第一方面所述的扫描振镜电机控制机构，包括：
位置环控制模块，所述位置环控制模块的输入端与第一减法器输出端连接，所述位置环控制模块的输出端与第二减法器的正输入端连接；
电流环控制模块，所述电流环控制模块的输入端与所述第二减法器的输出端连接，所述电流环控制模块的输出端与第一功率放大模块以及第二功率放大模块的输入端连接；
第一功率放大模块，所述第一功率放大模块的输出端与第一振镜电机的输入端连接；
第二功率放大模块，所述第二功率放大模块的输出端与第二振镜电机的输入端连接；
第一振镜电机，所述第一振镜电机的旋转角度信号输出端与电机角度采样模块连接，所述第一振镜电机的线圈电流信号输出端与第一线圈电流采样模块的输入端连接；
第二振镜电机，所述第二振镜电机的线圈电流信号输出端与第二线圈电流采样模块的输入端连接；
第一线圈电流采样模块，所述第一线圈电流采样模块的输出端与加法器的第一输入端连接；
第二线圈电流采样模块，所述第二线圈电流采样模块的输出端与所述加法器的第二输入端连接；
电机角度采样模块，所述电机角度采样模块的输出端与所述第一减法器的负输入端连接；
加法器，所述加法器的输出端与所述第二减法器的负输入端连接；
第一减法器；
第二减法器。
根据本申请实施例的第三方面，提供一种扫描振镜电机控制系统，用于控制本身实施例第一方面所述的扫描振镜电机控制机构，包括：
位置环控制模块，所述位置环控制模块的输入端与第一减法器的输出端连接，所述位置环控制模块的输出端与第二减法器的正输入端连接；
电流环控制模块，所述电流环控制模块的输入端与所述第二减法器的输出端连接，所述电流环控制模块的输出端与第一功率放大模块以及第二功率放大模块的输入端连接；
第一功率放大模块，所述第一功率放大模块的输出端与第一振镜电机的输入端连接；
第二功率放大模块，所述第二功率放大模块的输出端与第二振镜电机的输入端连接；
第一振镜电机，所述第一振镜电机的角度信号输出端与电机角度采样模块连接，线圈电流信号输出端与线圈电流采样模块连接；
第二振镜电机；
线圈电流采样模块，所述线圈电流采样模块的输出端与所述第二减法器的负输入端连接；
电机角度采样模块，所述电机角度采样模块的输出端与所述第一减法器的负输入端连接；
第一减法器；
第二减法器。
根据本申请实施例的第四方面，提供一种扫描振镜电机控制系统，用于控制本身实施例第一方面所述的扫描振镜电机控制机构，包括：
位置环控制模块，所述位置环控制模块的输入端与第一减法器的输出端连接，所述位置环控制模块的输出端与第二减法器的正输入端连接；
电流环控制模块，所述电流环控制模块的输入端与所述第二减法器的输出端连接，所述电流环控制模块的输出端与功率放大模块的输入端连接；
功率放大模块，所述功率放大模块的输出端与第一振镜电机的输入端以及第二振镜电机的输入端连接；
第一振镜电机，所述第一振镜电机的角度信号输出端与电机角度采样模块连接，线圈电流信号输出端与第一线圈电流采样模块连接；
第二振镜电机，所述第二振镜电机的线圈电流信号输出端与第二线圈电流采样模块连接；
第一线圈电流采样模块，所述第一线圈电流采样模块的输出端与加法器的第一输入端连接；
第二线圈电流采样模块，所述第二线圈电流采样模块的输出端与所述加法器的第二输入端连接；
电机角度采样模块，所述电机角度采样模块的输出端与所述第一减法器的负输入端连接；
加法器，所述加法器的输出端与所述第二减法器的负输入端连接；
第一减法器；
第二减法器。
根据本申请实施例的第五方面，提供一种扫描振镜电机控制系统，用于控制本身实施例第一方面所述的扫描振镜电机控制机构，包括：
位置环控制模块，所述位置环控制模块的输入端与第一减法器电的输出端连接，所述位置环控制模块的输出端与第二减法器的正输入端连接；
电流环控制模块，所述电流环控制模块的输入端与所述第二减法器的输出端连接，所述电流环控制模块的输出端与功率放大模块的输入端连接；
功率放大模块，所述功率放大模块的输出端与第一振镜电机的输入端以及第二振镜电机的输入端连接；
第一振镜电机，所述第一振镜电机的角度信号输出端与电机角度采样模块连接，线圈电流信号输出端与线圈电流采样模块连接；
第二振镜电机；
线圈电流采样模块，所述线圈电流采样模块的输出端与所述第二减法器的负输入端连接；
电机角度采样模块，所述电机角度采样模块的输出端与所述第一减法器的负输入端连接；
第一减法器；
第二减法器。
相应于本申请实施例的第二方面，根据本申请实施例的第六方面，提供一种扫描振镜电机控制方法，包括：
获取第一振镜电机线圈电流信号以及第一振镜电机旋转角度信号，以及第二振镜电机线圈电流信号；
将所述第一振镜电机旋转角度信号作为位置环控制的反馈信号，根据预设的位置环控制参考信号以及所述反馈信号得到位置环控制的输出；
将所述第一振镜电机线圈电流信号和所述第二振镜电机线圈电流信号之和作为电流环控制的反馈信号，以所述位置环控制的输出作为所述电流环控制的参考信号，得到电流环控制的输出；
将所述电流环控制的输出经过功率放大，驱动所述第一振镜电机以及所述第二振镜电机；
其中，所述第一振镜电机为与所述负载通过刚性连接装置连接的振镜电机，所述第二振镜电机为与所述负载通过柔性连接装置连接的振镜电机。
相应于本申请实施例的第三方面，根据本申请实施例的第七方面，提供一种扫描振镜电机控制方法，包括：
获取第一振镜电机线圈电流信号以及第一振镜电机旋转角度信号；
将所述第一振镜电机旋转角度信号作为位置环控制的反馈信号，根据预设的位置环控制参考信号以及所述反馈信号得到位置环控制的输出；
将所述第一振镜电机线圈电流信号作为电流环控制的反馈信号，以所述位置环控制的输出作为所述电流环控制的参考信号，得到电流环控制的输出；
将所述电流环控制的输出经过功率放大，驱动所述第一振镜电机以及所述第二振镜电机；
其中，所述第一振镜电机为与所述负载通过刚性连接装置连接的振镜电机，所述第二振镜电机为与所述负载通过柔性连接装置连接的振镜电机。
相应于本申请实施例的第四方面，根据本申请实施例的第八方面，提供一种扫描振镜电机控制方法，包括：
获取第一振镜电机线圈电流信号以及第一振镜电机旋转角度信号，以及第二振镜电机线圈电流信号；
将所述第一振镜电机旋转角度信号作为位置环控制的反馈信号，根据预设的位置环控制参考信号以及所述反馈信号得到位置环控制的输出；
将所述第一振镜电机线圈电流信号和所述第二振镜电机线圈电流信号之和作为电流环控制的反馈信号，以所述位置环控制的输出作为所述电流环控制的参考信号，得到电流环控制的输出；
将所述电流环控制的输出经过功率放大，驱动所述第一振镜电机以及所述第二振镜电机；
其中，所述第一振镜电机为与所述负载通过刚性连接装置连接的振镜电机，所述第二振镜电机为与所述负载通过柔性连接装置连接的振镜电机。
相应于本申请实施例的第五方面，根据本申请实施例的第九方面，提供一种扫描振镜电机控制方法，包括：
获取第一振镜电机线圈电流信号以及第一振镜电机旋转角度信号；
将所述第一振镜电机旋转角度信号作为位置环控制的反馈信号，根据预设的位置环控制参考信号以及所述反馈信号得到位置环控制的输出；
将所述第一振镜电机线圈电流信号作为电流环控制的反馈信号，以所述位置环控制的输出作为所述电流环控制的参考信号，得到电流环控制的输出；
将所述电流环控制的输出经过功率放大，驱动所述第一振镜电机以及所述第二振镜电机；
其中，所述第一振镜电机为与所述负载通过刚性连接装置连接的振镜电机，所述第二振镜电机为与所述负载通过柔性连接装置连接的振镜电机。
本申请实施例提供的技术方案，使用两台扫描振镜电机对负载进行驱动，并且一台振镜与负载刚性连接，一台振镜与负载柔性连接，不仅能够增大振镜电机系统所驱动负载的转动惯量最大值，而且能够有效避免两台电机都与负载柔性连接时的谐振现象，以及两台电机都与负载刚性连接时由于电机力矩差异导致负载断裂的现象。本申请实施例所提供的扫描振镜电机控制系统及相应的控制方法，以与负载刚性连接的振镜电机为主控制回路的控制对象，以与负载柔性连接的振镜电机为从控制回路的控制对象，能够很好地协调两台振镜电机对负载的偏转与定位控制，实现对大转动惯量负荷的控制。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一示例性实施例示出的一种扫描振镜电机控制机构的结构示意图。
图2为本申请一示例性实施例示出的一种扫描振镜电机控制系统的结构示意图。
图3为本申请一示例性实施例示出的另一种扫描振镜电机控制系统的结构示意图。
图4为本申请一示例性实施例示出的又一种扫描振镜电机控制系统的结构示意图。
图5为本申请一示例性实施例示出的又一种扫描振镜电机控制系统的结构示意图。
图6为本申请一示例性实施例示出的一种扫描振镜电机控制方法的流程示意图。
图7为本申请一示例性实施例示出的另一种扫描振镜电机控制方法的流程示意图。
图8为本申请一示例性实施例示出的又一种扫描振镜电机控制方法的流程示意图。
图9为本申请一示例性实施例示出的又一种扫描振镜电机控制方法的流程示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
为了全面理解本申请，在以下详细描述中提到了众多具体的细节，但是本领域技术人员应该理解，本申请可以无需这些具体细节而实现。在其他实施例中，不详细描述公知的方法、过程、组件和电路，以免不必要地导致实施例模糊。
图1为本申请一示例性实施例示出的一种扫描振镜电机控制机构的结构示意图，如图1所示，所述机构包括负载，还包括：
第一振镜电机，所述第一振镜电机与所述负载的一端通过刚性连接装置连接；
第二振镜电机，所述第二振镜电机与所述负载的另一端通过柔性连接装置连接。
其中，所述负载可以为光学镜片或者成像设备。第一振镜电机与负载通过刚性连接装置实现刚性连接，所述刚性连接装置可以为常规连接振镜电机与负载的刚性负载粘接架。第二振镜电机与负载通过柔性连接装置实现柔性连接，所述柔性连接装置可以为柔性负载粘接架，例如对常规的刚性粘接架进行改造，在刚性粘接架中加入缓冲部件，形成柔性负载粘接架，或者将刚性负载粘接架与联轴器组合，将刚性负载粘接架一端与联轴器的一端连接，刚性负载粘接架的另一端与负载粘接，联轴器的另一端则与第二振镜电机连接。刚性或柔性负载粘接架通过粘接面与负载固定连接。
当需要将所述扫描振镜电机控制机构固定于其他系统时，可以直接将第一振镜电机和第二振镜电机固定安装与其他系统，为使所述扫描振镜电机控制机构更稳定，防止两个振镜电机安装的偏差，所述的扫描振镜电机控制机构，还可以包括支撑框架，如图1中所示的支撑框架，所述支撑框架与所述第一振镜电机和所述第二振镜电机连接，用于将所述第一振镜电机和所述第二振镜电机固定于其他装置。
图2为本申请一示例性实施例示出的一种扫描振镜电机控制系统的结构示意图，所述系统用于控制图1所示的扫描振镜电机控制机构，如图2所示，所述系统包括：
位置环控制模块，所述位置环控制模块的输入端与第一减法器输出端连接，所述位置环控制模块的输出端与第二减法器的正输入端连接；
电流环控制模块，所述电流环控制模块的输入端与所述第二减法器的输出端连接，所述电流环控制模块的输出端与第一功率放大模块以及第二功率放大模块的输入端连接；
第一功率放大模块，所述第一功率放大模块的输出端与第一振镜电机的输入端连接；
第二功率放大模块，所述第二功率放大模块的输出端与第二振镜电机的输入端连接；
第一振镜电机，所述第一振镜电机的角度信号输出端与电机角度采样模块连接，所述第一振镜电机的线圈电流信号输出端与第一线圈电流采样模块的输入端连接；
第二振镜电机，所述第二振镜电机的线圈电流信号输出端与第二线圈电流采样模块的输入端连接；
第一线圈电流采样模块，所述第一线圈电流采样模块的输出端与加法器的第一输入端连接；
第二线圈电流采样模块，所述第二线圈电流采样模块的输出端与所述加法器的第二输入端连接；
电机角度采样模块，所述电机角度采样模块的输出端与所述第一减法器的负输入端连接；
加法器，所述加法器的输出端与所述第二减法器的负输入端连接；
第一减法器；
第二减法器。
其中，第一振镜电机为与负载刚性连接的振镜电机，第二振镜电机为与负载柔性连接的振镜电机，第一振镜电机和第二振镜电机的输出皆为转矩，用以使负载偏转。为实现第一振镜电机和第二振镜电机的协调控制，以第一振镜电机为主控制回路控制对象，以第二振镜电机为从控制回路控制对象。主控制回路为使用位置环控制模块的位置环闭环控制，以第一振镜电机输出的旋转角度信号为反馈信号，并且对第一振镜电机而言，位置环闭环控制为外环，以位置环控制模块的输出为参考信号的电流环闭环控制为内环。所述电流环闭环控制的反馈信号，为第一振镜电机的线圈电流信号与第二振镜电机的线圈电流信号的和，电流环闭环控制回路中电流环控制模块的输出，经第一功率放大模块及第二功率放大模块进行放大后，分别驱动第一振镜电机和第二振镜电机产生旋转力矩，从而带动负载发生偏转。第一功率放大模块和第二功率放大模块的放大倍数相同，以保证功率放大后两个模块的输出信号相同，实际过程中，可以根据第一功率放大模块和第二功率放大模块可能存在的性能差异调整两者的放大倍数，来保证两者输出信号相同。第一振镜电机和第二振镜电机从功率放大模块得到的控制信号相同，从而保证两者旋转的同步，而且由于第一振镜电机与负载为刚性连接，将其作为主控制回路控制对象，能够保证振镜电机旋转角度信号控制的精度，同时由于第二振镜电机与负载为柔性连接，将其作为从控制回路控制对象，使其跟随第一振镜电机的旋转角度信号进行旋转，从而不仅能够避免谐振现象，提高系统总等效输出转矩，而且能够避免两台振镜电机转矩差异导致的负载断裂。
其中，第一振镜电机和第二振镜电机使用各自独立的功率放大模块，也就是电流环控制模块的输出经不同的功率放大模块分别放大后，分别作为第一振镜电机和第二振镜电机的驱动信号输入，这样可以降低每个功率放大模块的发热量。位置环控制模块的参考输入信号θref预先设定，θ为第一振镜电机的角度信号输出，θm为第二振镜电机的角度信号输出。电流环控制模块输出的信号ucon同时作为第一振镜电机和第二振镜电机各自功率放大模块的输入信号。第一线圈电流采样模块对第一振镜电机的线圈电流信号采样，其输出信号为Icoil m；第二线圈电流采样模块对第二振镜电机的线圈电流信号采样，其输出为Icoil s；Icoil m和Icoil s经加法器相加得到的电流和Icoil all作为第二减法器的负端输入，也就是作为电流环闭环控制的反馈信号。电机角度采样模块对第一振镜电机的旋转角度信号采样，得到第一振镜电机的旋转角度信号，所述旋转角度信号作为第一减法器的负端输入，也就是作为主控制回路的反馈信号，再由第一减法器将θref与所述反馈信号相减后，作为位置环控制模块的输入。位置环控制模块的输出Iref则作为第二减法器的正端输入，也就是作为电流环闭环控制的参考信号，Iref和Icoil all经第二减法器相减后作为电流环控制模块的输入。
图3为本申请一示例性实施例示出的另一种扫描振镜电机控制系统的结构示意图，所述系统用于控制图1所示的扫描振镜电机控制机构，如图3所示，所述系统包括：
位置环控制模块，所述位置环控制模块的输入端与第一减法器的输出端连接，所述位置环控制模块的输出端与第二减法器的正输入端连接；
电流环控制模块，所述电流环控制模块的输入端与所述第二减法器的输出端连接，所述电流环控制模块的输出端与第一功率放大模块以及第二功率放大模块的输入端连接；
第一功率放大模块，所述第一功率放大模块的输出端与第一振镜电机的输入端连接；
第二功率放大模块，所述第二功率放大模块的输出端与第二振镜电机的输入端连接；
第一振镜电机，所述第一振镜电机的角度信号输出端与电机角度采样模块连接，线圈电流信号输出端与线圈电流采样模块连接；
第二振镜电机；
线圈电流采样模块，所述线圈电流采样模块的输出端与所述第二减法器的负输入端连接；
电机角度采样模块，所述电机角度采样模块的输出端与所述第一减法器的负输入端连接；
第一减法器；
第二减法器。
其中，第一振镜电机为与负载刚性连接的振镜电机，第二振镜电机为与负载柔性连接的振镜电机。第一振镜电机为主控制回路控制对象，对第二振镜电机则为开环控制。主控制回路为使用位置环控制模块的位置环闭环控制，以第一振镜电机输出的旋转角度信号为反馈信号，并且对第一振镜电机而言，位置环闭环控制为外环，以位置环控制模块的输出为参考信号的电流环闭环控制为内环。以第一振镜电机的线圈电流信号作为电流环闭环控制的反馈信号，电流环闭环控制回路中电流环控制模块的输出，经第一振镜电机和第二振镜电机各自的功率放大模块放大后，分别作为第一振镜电机和第二振镜电机的驱动信号输入。
其中，位置环控制模块的参考输入信号θref预先设定。电流环控制模块输出的信号ucon同时作为第一振镜电机和第二振镜电机各自功率放大模块的输入信号。线圈电流采样模块对第一振镜电机的线圈电流信号采样，其输出信号为Icoil m；Icoil m作为第二减法器的负端输入，也就是作为电流环闭环控制的反馈信号。电机角度采样模块对第一振镜电机的旋转角度信号采样，得到第一振镜电机的旋转角度信号，所述旋转角度信号作为第一减法器的负端输入，也就是作为主控制回路的反馈信号，再由第一减法器将θref与所述反馈信号相减后，作为位置环控制模块的输入。位置环控制模块的输出Iref则作为第二减法器的正端输入，也就是作为电流环闭环控制的参考信号，Iref和Icoil m经第二减法器相减后作为电流环控制模块的输入。本实施例的实现方式较图2所示系统更简单易行，但是由于第二振镜电机为开环控制，在系统性能稳定性较图2所示系统会较低一些。
图4为本申请一示例性实施例示出的又一种扫描振镜电机控制系统的结构示意图，所述系统用于控制图1所示的扫描振镜电机控制机构，如图4所示，所述系统包括：
位置环控制模块，所述位置环控制模块的输入端与第一减法器的输出端连接，所述位置环控制模块的输出端与第二减法器的正输入端连接；
电流环控制模块，所述电流环控制模块的输入端与所述第二减法器的输出端连接，所述电流环控制模块的输出端与功率放大模块的输入端连接；
功率放大模块，所述功率放大模块的输出端与第一振镜电机的输入端以及第二振镜电机的输入端连接；
第一振镜电机，所述第一振镜电机的角度信号输出端与电机角度采样模块连接，线圈电流信号输出端与第一线圈电流采样模块连接；
第二振镜电机，所述第二振镜电机的线圈电流信号输出端与第二线圈电流采样模块连接；
第一线圈电流采样模块，所述第一线圈电流采样模块的输出端与加法器的第一输入端连接；
第二线圈电流采样模块，所述第二线圈电流采样模块的输出端与所述加法器的第二输入端连接；
电机角度采样模块，所述电机角度采样模块的输出端与所述第一减法器的负输入端连接；
加法器，所述加法器的输出端与所述第二减法器的负输入端连接；
第一减法器；
第二减法器。
其中，第一振镜电机为与负载刚性连接的振镜电机，第二振镜电机为与负载柔性连接的振镜电机，第一振镜电机和第二振镜电机的输出皆为转矩。以第一振镜电机为主控制回路控制对象，以第二振镜电机为从控制回路控制对象。主控制回路为使用位置环控制模块的位置环闭环控制，以第一振镜电机输出的位置信号为反馈信号，并且对第一振镜电机而言，位置环闭环控制为外环，以位置环控制模块的输出为参考信号的电流环闭环控制为内环。所述电流环闭环控制的反馈信号，为第一振镜电机的线圈电流信号与第二振镜电机的线圈电流信号的和，电流环闭环控制回路中电流环控制模块的输出，经功率放大模块放大后，对驱动第一振镜电机和第二振镜电机进行驱动。
其中，第一振镜电机和第二振镜电机使用同一个功率放大模块，电流环控制模块的输出经同一个功率放大模块放大后，作为第一振镜电机和第二振镜电机的驱动信号输入，这样可以减少系统中功率放大模块的使用数量，同时降低不同功率放大模块之间性能差异给系统带来的影响，保证第一振镜电机输入和第二振镜电机输入的精确一致，但功率放大模块的发热量会较大。位置环控制模块的参考输入信号θref预先设定。电流环控制模块输出的信号ucon作为共用功率放大模块的输入信号。第一线圈电流采样模块对第一振镜电机的线圈电流信号采样，其输出信号为Icoil m；第二线圈电流采样模块对第二振镜电机的线圈电流信号采样，其输出信号为Icoil，；Icoil m和Icoil经加法器相加得到的电流和Icoil all作为第二减法器的负端输入，也就是作为电流环闭环控制的反馈信号。电机角度采样模块对第一振镜电机的位置采样，得到第一振镜电机的电机位置信号，所述电机位置信号作为第一减法器的负端输入，也就是作为主控制回路的反馈信号，再由第一减法器将θref与所述反馈信号相减后，作为位置环控制模块的输入。位置环控制模块的输出Iref则作为第二减法器的正端输入，也就是作为电流环闭环控制的参考信号，Iref和Icoil all经第二减法器相减后作为电流环控制模块的输入。
图5为本申请一示例性实施例示出的又一种扫描振镜电机控制系统的结构示意图，所述系统用于控制图1所示的扫描振镜电机控制机构，如图5所示，所述系统包括：
位置环控制模块，所述位置环控制模块的输入端与第一减法器电的输出端连接，所述位置环控制模块的输出端与第二减法器的正输入端连接；
电流环控制模块，所述电流环控制模块的输入端与所述第二减法器的输出端连接，所述电流环控制模块的输出端与功率放大模块的输入端连接；
功率放大模块，所述功率放大模块的输出端与第一振镜电机的输入端以及第二振镜电机的输入端连接；
第一振镜电机，所述第一振镜电机的角度信号输出端与电机角度采样模块连接，线圈电流信号输出端与线圈电流采样模块连接；
第二振镜电机；
线圈电流采样模块，所述线圈电流采样模块的输出端与所述第二减法器的负输入端连接；
电机角度采样模块，所述电机角度采样模块的输出端与所述第一减法器的负输入端连接；
第一减法器；
第二减法器。
其中，第一振镜电机为与负载刚性连接的振镜电机，第二振镜电机为与负载柔性连接的振镜电机。第一振镜电机为主控制回路控制对象，对第二振镜电机则为开环控制。主控制回路为使用位置环控制模块的位置环闭环控制，以第一振镜电机输出的电机位置为反馈信号，并且对第一振镜电机而言，位置环闭环控制为外环，以位置环控制模块的输出为参考信号的电流环闭环控制为内环。以第一振镜电机的线圈电流信号作为电流环闭环控制的反馈信号，电流环闭环控制回路中电流环控制模块的输出经同一个功率放大模块放大后，作为第一振镜电机和第二振镜电机的驱动信号输入。
其中，位置环控制模块的参考输入信号θref预先设定。电流环控制模块输出的信号ucon同时作为功率放大模块的输入信号。线圈电流采样模块对第一振镜电机的线圈电流信号采样，其输出信号为Icoil m；Icoil m作为第二减法器的负端输入，也就是作为电流环闭环控制的反馈信号。电机角度采样模块对第一振镜电机的电机位置采样，得到第一振镜电机的电机位置，所述电机位置作为第一减法器的负端输入，也就是作为主控制回路的反馈信号，再由第一减法器将θref与所述反馈信号相减后，作为位置环控制模块的输入。位置环控制模块的输出Iref则作为第二减法器的正端输入，也就是作为电流环闭环控制的参考信号，Iref和Icoil m经第二减法器相减后作为电流环控制模块的输入。本实施例的实现方式较图4所示系统更简单易行，但是由于第一振镜电机与第二振镜电机共用同一功率放大模块，因此功率放大模块发热量较大，且第二振镜电机为开环控制，在系统性能稳定性较图4所示系统会有所降低。
为了描述的方便，描述以上系统时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
图6为本申请一示例性实施例示出的一种扫描振镜电机控制方法的流程示意图，所述方法使用图2所示的扫描振镜电机控制系统，如图6所示，所述方法包括：
步骤S601，获取第一振镜电机线圈电流信号以及第一振镜电机旋转角度信号，以及第二振镜电机线圈电流信号；
步骤S602，将所述第一振镜电机旋转角度信号作为位置环控制的反馈信号，根据预设的位置环控制参考信号以及所述反馈信号得到位置环控制的输出；
步骤S603，将所述第一振镜电机线圈电流信号和所述第二振镜电机线圈电流信号之和作为电流环控制的反馈信号，以所述位置环控制的输出作为所述电流环控制的参考信号，得到电流环控制的输出；
步骤S604，将所述电流环控制的输出经过功率放大，驱动所述第一振镜电机以及所述第二振镜电机。
其中，将所述电流环控制的输出经过功率放大，可以使用不同的功率放大模块对功率进行放大，但放大倍数相同。然后分别驱动第一振镜电机和第二振镜电机，也可以使用同一个功率放大模块对功率进行放大后作为第一振镜电机和第二振镜电机的驱动输入。
图7为本申请一示例性实施例示出的另一种扫描振镜电机控制方法的流程示意图，所述方法使用图3所示的扫描振镜电机控制系统，如图7所示，所述方法包括：
步骤S701，获取第一振镜电机线圈电流信号以及第一振镜电机旋转角度信号；
步骤S702，将所述第一振镜电机旋转角度信号作为位置环控制的反馈信号，根据预设的位置环控制参考信号以及所述反馈信号得到位置环控制的输出；
步骤S703，将所述第一振镜电机线圈电流信号作为电流环控制的反馈信号，以所述位置环控制的输出作为所述电流环控制的参考信号，得到电流环控制的输出；
步骤S704，将所述电流环控制的输出经过功率放大，驱动所述第一振镜电机以及所述第二振镜电机。
其中，将所述电流环控制的输出经过功率放大，可以使用不同的功率放大模块对功率进行放大，但放大倍数相同。然后分别驱动第一振镜电机和第二振镜电机，也可以使用同一个功率放大模块对功率进行放大后作为第一振镜电机和第二振镜电机的驱动输入。
图8为本申请一示例性实施例示出的又一种扫描振镜电机控制方法的流程示意图，所述方法使用图4所示的扫描振镜电机控制系统，如图8所示，所述方法包括：
步骤S801，获取第一振镜电机线圈电流信号以及第一振镜电机旋转角度信号，以及第二振镜电机线圈电流信号；
步骤S802，将所述第一振镜电机旋转角度信号作为位置环控制的反馈信号，根据预设的位置环控制参考信号以及所述反馈信号得到位置环控制的输出；
步骤S803，将所述第一振镜电机线圈电流信号和所述第二振镜电机线圈电流信号之和作为电流环控制的反馈信号，以所述位置环控制的输出作为所述电流环控制的参考信号，得到电流环控制的输出；
步骤S804，将所述电流环控制的输出经过功率放大，驱动所述第一振镜电机以及所述第二振镜电机。
其中，将所述电流环控制的输出经过功率放大，可以使用不同的功率放大模块对功率进行放大，但放大倍数相同。然后分别驱动第一振镜电机和第二振镜电机，也可以使用同一个功率放大模块对功率进行放大后作为第一振镜电机和第二振镜电机的驱动输入。
图9为本申请一示例性实施例示出的又一种扫描振镜电机控制方法的流程示意图，所述方法使用图5所示的扫描振镜电机控制系统，如图9所示，所述方法包括：
步骤S901，获取第一振镜电机线圈电流信号以及第一振镜电机旋转角度信号；
步骤S902，将所述第一振镜电机旋转角度信号作为位置环控制的反馈信号，根据预设的位置环控制参考信号以及所述反馈信号得到位置环控制的输出；
步骤S903，将所述第一振镜电机线圈电流信号作为电流环控制的反馈信号，以所述位置环控制的输出作为所述电流环控制的参考信号，得到电流环控制的输出；
步骤S904，将所述电流环控制的输出经过功率放大，驱动所述第一振镜电机以及所述第二振镜电机。
其中，将所述电流环控制的输出经过功率放大，可以使用不同的功率放大模块对功率进行放大，但放大倍数相同。然后分别驱动第一振镜电机和第二振镜电机，也可以使用同一个功率放大模块对功率进行放大后作为第一振镜电机和第二振镜电机的驱动输入。
通过以上的方法实施例的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，并存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台智能设备执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储数据和程序代码的介质。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。方法实施例对应于系统实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者逆序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、机构或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、机构或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、机构或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种扫描振镜电机控制机构，包括负载，其特征在于，还包括：
第一振镜电机，所述第一振镜电机与所述负载的一端通过刚性连接装置连接；
第二振镜电机，所述第二振镜电机与所述负载的另一端通过柔性连接装置连接。
2.如权利要求1所述的扫描振镜电机控制机构，其特征在于，所述柔性连接装置为柔性负载粘接架，或者由刚性负载粘接架与联轴器组成。
3.一种扫描振镜电机控制系统，用于控制权利要求1所述的扫描振镜电机控制机构，其特征在于，包括：
位置环控制模块，所述位置环控制模块的输入端与第一减法器输出端连接，所述位置环控制模块的输出端与第二减法器的正输入端连接；
电流环控制模块，所述电流环控制模块的输入端与所述第二减法器的输出端连接，所述电流环控制模块的输出端与第一功率放大模块以及第二功率放大模块的输入端连接；
第一功率放大模块，所述第一功率放大模块的输出端与第一振镜电机的输入端连接；
第二功率放大模块，所述第二功率放大模块的输出端与第二振镜电机的输入端连接；
第一振镜电机，所述第一振镜电机的角度信号输出端与电机角度采样模块连接，所述第一振镜电机的线圈电流信号输出端与第一线圈电流采样模块的输入端连接；
第二振镜电机，所述第二振镜电机的线圈电流信号输出端与第二线圈电流采样模块的输入端连接；
第一线圈电流采样模块，所述第一线圈电流采样模块的输出端与加法器的第一输入端连接；
第二线圈电流采样模块，所述第二线圈电流采样模块的输出端与所述加法器的第二输入端连接；
电机角度采样模块，所述电机角度采样模块的输出端与所述第一减法器的负输入端连接；
加法器，所述加法器的输出端与所述第二减法器的负输入端连接；
第一减法器；
第二减法器。
4.一种扫描振镜电机控制系统，用于控制权利要求1所述的扫描振镜电机控制机构，其特征在于，包括：
位置环控制模块，所述位置环控制模块的输入端与第一减法器的输出端连接，所述位置环控制模块的输出端与第二减法器的正输入端连接；
电流环控制模块，所述电流环控制模块的输入端与所述第二减法器的输出端连接，所述电流环控制模块的输出端与第一功率放大模块以及第二功率放大模块的输入端连接；
第一功率放大模块，所述第一功率放大模块的输出端与第一振镜电机的输入端连接；
第二功率放大模块，所述第二功率放大模块的输出端与第二振镜电机的输入端连接；
第一振镜电机，所述第一振镜电机的角度信号输出端与电机角度采样模块连接，线圈电流信号输出端与线圈电流采样模块连接；
第二振镜电机；
线圈电流采样模块，所述线圈电流采样模块的输出端与所述第二减法器的负输入端连接；
电机角度采样模块，所述电机角度采样模块的输出端与所述第一减法器的负输入端连接；
第一减法器；
第二减法器。
5.一种扫描振镜电机控制系统，用于控制权利要求1所述的扫描振镜电机控制机构，其特征在于，包括：
位置环控制模块，所述位置环控制模块的输入端与第一减法器的输出端连接，所述位置环控制模块的输出端与第二减法器的正输入端连接；
电流环控制模块，所述电流环控制模块的输入端与所述第二减法器的输出端连接，所述电流环控制模块的输出端与功率放大模块的输入端连接；
功率放大模块，所述功率放大模块的输出端与第一振镜电机的输入端以及第二振镜电机的输入端连接；
第一振镜电机，所述第一振镜电机的角度信号输出端与电机角度采样模块连接，线圈电流信号输出端与第一线圈电流采样模块连接；
第二振镜电机，所述第二振镜电机的线圈电流信号输出端与第二线圈电流采样模块连接；
第一线圈电流采样模块，所述第一线圈电流采样模块的输出端与加法器的第一输入端连接；
第二线圈电流采样模块，所述第二线圈电流采样模块的输出端与所述加法器的第二输入端连接；
电机角度采样模块，所述电机角度采样模块的输出端与所述第一减法器的负输入端连接；
加法器，所述加法器的输出端与所述第二减法器的负输入端连接；
第一减法器；
第二减法器。
6.一种扫描振镜电机控制系统，用于控制权利要求1所述的扫描振镜电机控制机构，其特征在于，包括：
位置环控制模块，所述位置环控制模块的输入端与第一减法器电的输出端连接，所述位置环控制模块的输出端与第二减法器的正输入端连接；
电流环控制模块，所述电流环控制模块的输入端与所述第二减法器的输出端连接，所述电流环控制模块的输出端与功率放大模块的输入端连接；
功率放大模块，所述功率放大模块的输出端与第一振镜电机的输入端以及第二振镜电机的输入端连接；
第一振镜电机，所述第一振镜电机的角度信号输出端与电机角度采样模块连接，线圈电流信号输出端与线圈电流采样模块连接；
第二振镜电机；
线圈电流采样模块，所述线圈电流采样模块的输出端与所述第二减法器的负输入端连接；
电机角度采样模块，所述电机角度采样模块的输出端与所述第一减法器的负输入端连接；
第一减法器；
第二减法器。
7.一种扫描振镜电机控制方法，其特征在于，包括：
获取第一振镜电机线圈电流信号以及第一振镜电机旋转角度信号，以及第二振镜电机线圈电流信号；
将所述第一振镜电机旋转角度信号作为位置环控制的反馈信号，根据预设的位置环控制参考信号以及所述反馈信号得到位置环控制的输出；
将所述第一振镜电机线圈电流信号和所述第二振镜电机线圈电流信号之和作为电流环控制的反馈信号，以所述位置环控制的输出作为所述电流环控制的参考信号，得到电流环控制的输出；
将所述电流环控制的输出经过功率放大，驱动所述第一振镜电机以及所述第二振镜电机；
其中，所述第一振镜电机为与负载的一端通过刚性连接装置连接的振镜电机，所述第二振镜电机为与所述负载的另一端通过柔性连接装置连接的振镜电机。
8.一种扫描振镜电机控制方法，其特征在于，包括：
获取第一振镜电机线圈电流信号以及第一振镜电机旋转角度信号；
将所述第一振镜电机旋转角度信号作为位置环控制的反馈信号，根据预设的位置环控制参考信号以及所述反馈信号得到位置环控制的输出；
将所述第一振镜电机线圈电流信号作为电流环控制的反馈信号，以所述位置环控制的输出作为所述电流环控制的参考信号，得到电流环控制的输出；
将所述电流环控制的输出经过功率放大，驱动所述第一振镜电机以及第二振镜电机；其中，所述第一振镜电机为与负载的一端通过刚性连接装置连接的振镜电机，所述第二振镜电机为与所述负载的另一端通过柔性连接装置连接的振镜电机。
9.一种扫描振镜电机控制方法，其特征在于，包括：
获取第一振镜电机线圈电流信号以及第一振镜电机旋转角度信号，以及第二振镜电机线圈电流信号；
将所述第一振镜电机旋转角度信号作为位置环控制的反馈信号，根据预设的位置环控制参考信号以及所述反馈信号得到位置环控制的输出；
将所述第一振镜电机线圈电流信号和所述第二振镜电机线圈电流信号之和作为电流环控制的反馈信号，以所述位置环控制的输出作为所述电流环控制的参考信号，得到电流环控制的输出；
将所述电流环控制的输出经过功率放大，驱动所述第一振镜电机以及所述第二振镜电机；
其中，所述第一振镜电机为与负载的一端通过刚性连接装置连接的振镜电机，所述第二振镜电机为与所述负载的另一端通过柔性连接装置连接的振镜电机。
10.一种扫描振镜电机控制方法，其特征在于，包括：
获取第一振镜电机线圈电流信号以及第一振镜电机旋转角度信号；
将所述第一振镜电机旋转角度信号作为位置环控制的反馈信号，根据预设的位置环控制参考信号以及所述反馈信号得到位置环控制的输出；
将所述第一振镜电机线圈电流信号作为电流环控制的反馈信号，以所述位置环控制的输出作为所述电流环控制的参考信号，得到电流环控制的输出；
将所述电流环控制的输出经过功率放大，驱动所述第一振镜电机以及第二振镜电机；
其中，所述第一振镜电机为与负载的一端通过刚性连接装置连接的振镜电机，所述第二振镜电机为与所述负载的另一端通过柔性连接装置连接的振镜电机。
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| 用于成像激光雷达的线扫描振镜关键技术研究;董斌;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20120715(第07期);全文 * |
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