CN109240156A - 一种针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统及方法。该系统包括上位机、驱动控制数字模块、三环控制模拟模块、高频脉冲激光前端、扫描振镜，所述驱动控制数字模块包括相互连接的主控ARM单元和FPGA单元；方法为：在振镜伺服电机开始平稳工作后，判断系统是否以最高性能的工作模式进行扫描，根据设定的阈值进行模式判定，采用两种指标改进方法：在速度平稳运行的模式下，引入插补模块对驱动控制信号的分辨率进行提升，实现高精度扫描的目的；在高速扫描模式下，引入重复跟踪累计误差控制单元，进行多周期的误差采集和修正，达到提升精度的目的。本发明确保高速状态下的高精度三维成像扫描系统能够稳定、高效地运行。

Description

一种针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及激光雷达振镜伺服电机技术，特别是一种针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统及方法。

背景技术

振镜伺服系统应用广泛，在激光打标，激光定位等工业工程领域已经十分成熟，并且在三维扫描成像系统中也有着较大的用途。振镜系统的光学扫描头是一个位置随动伺服系统，它的作用是改变电机偏转角度，进而改变激光发射接收光路，最终对指定区域进行覆盖扫描。

目前驱动控制振镜电机偏转的方式大部分是使用外部电路进行数模转换，生成正弦波或三角波等模拟周期信号，驱动振镜电机进行位置的控制。伺服电机的速度和精度是制约整个三维扫描成像系统性能的瓶颈问题。当前国内针对伺服电机的控制已经发明和创造了多种方法和手段，比如传统的PID调节、模糊控制、自适应控制、神经网络控制等。PID调节方法在技术上应用最多，却也是控制最不精确的；模糊控制没有针对具体的某一模型进行控制，虽然具有普适性，但是速度和精度指标没有优势；神经网络控制十分复杂，导致速度指标不高，只适用于高精度的控制方案中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统及方法，确保高速状态下的高精度三维成像扫描系统能够稳定、高效地运行。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统，包括上位机、驱动控制数字模块、三环控制模拟模块、高频脉冲激光前端、扫描振镜，所述驱动控制数字模块包括相互连接的主控ARM单元和FPGA单元，其中：

所述高频脉冲激光前端与主控ARM单元连接，高频脉冲激光前端发射的激光经过扫描振镜中X振镜电机上的全反镜，反射到Y振镜电机上的全反镜，出射到目标区域；

所述上位机通过USB接口与主控ARM单元连接，上位机通过USB接口采集高频脉冲激光前端发射的光束打在目标区域的水平角和垂直角、以及目标区域激光点到扫描振镜原点的距离；

所述FPGA单元接收扫描振镜中电机的角度反馈信号，根据角度反馈信号确定扫描振镜中电机的实际偏转角度，如果实际偏转角度与理论控制角度的差值小于设定阈值，则对电机的偏转角度控制信号进行插补，否则降低电机的转速直至所述差值小于设定阈值；

所述三环控制模拟模块包括重复跟踪累计误差控制单元、第一模拟开关、第二模拟开关、位置控制器、增益放大器、伺服驱动系统电流环，FPGA单元的控制输出端分别接入第一模拟开关、第二模拟开关的控制输入端，FPGA单元的信号输出端分别接入重复跟踪累计误差控制单元、第一模拟开关的信号输入端，重复跟踪累计误差控制单元的输出端、第一模拟开关的输出端均接入位置控制器；位置控制器的输出端依次通过增益放大器、伺服驱动系统电流环后，得到的角度反馈信号一方面经过微分反馈单元接入增益放大器的输入端，另一方面通过第二模拟开关接入位置控制器的输入端，同时该角度反馈接入FPGA单元。

进一步地，所述FPGA单元包括转角位置检测模块、控制信号插补模块、重复控制消除误差统计模块、干扰补偿控制模块，其中：

转角位置检测模块，将实际偏转角度与理论控制角度进行比较运算，并判断此差值与设定经验阈值的比值大小；

重复控制消除误差统计模块，用来统计收集周期信号的稳态误差和部分控制偏差，将统计到的误差作为干扰补偿项；

干扰补偿控制模块，将重复跟踪累计误差控制单元统计到的误差作为干扰补偿项，将此误差叠加到驱动控制信号上用于消除误差；

控制信号插补模块，对给定的一组信号进行部分插补，选取设定偏转位置最大值的范围内的信号进行插补。

一种针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统及方法，包括以下步骤：

步骤1，设定控制系统最大偏转角和速度，等待伺服电机运行至平稳；

步骤2，扫描振镜的电机在驱动控制信号的作用下开始转动，驱动控制数字模块根据电机位置传感器返回的角度反馈信号，确定扫描振镜中电机的实际偏转角度；

步骤3，在驱动控制数字模块中的FPGA中构造转角位置检测模块，将所述实际偏转角度与理论控制角度进行比较运算，并判断此差值与设定经验阈值的比值α是否大于常数1：当α小于1后，驱动控制数字模块进入控制信号插补模块，然后返回步骤2；当α大于或等于1后，驱动控制数字模块控制第二模拟开关开路，然后进入步骤4；

步骤4，在驱动控制数字模块将第二模拟开关开路的同时，使第一模拟开关开路，此时三环控制模拟模块的输入部分引入重复跟踪累计误差控制单元，经过指定周期后使第一模拟开关闭合，此时整个系统处于速度、电流双闭环的状态；

步骤5，在FPGA中引入转角位置检测模块，读取目前的位置误差，判断误差标准差β：

当β大于或等于1时，驱动控制数字模块再次引入重复跟踪累计误差控制单元，即第一模拟开关开路，重复指定周期，再次判断误差标准差β；

当β小于1时，驱动控制模块中的FPGA构造干扰补偿控制模块，在此模块中运算处理之前得到的位置误差数据，将此误差叠加到驱动控制信号上，然后判断α是否大于常数1：如果是则降低驱动控制信号设定的分辨率，然后返回步骤1；如果否，则返回步骤2。

进一步地，步骤3所述控制信号插补模块，具体为：对给定的一组信号进行部分插补，选取设定偏转位置最大值的范围内的信号进行插补。

进一步地，步骤5所述的干扰补偿控制模块，将重复跟踪累计误差控制单元统计到的误差作为干扰补偿项，将此误差叠加到驱动控制信号上用于消除误差。

进一步地，步骤5所述的干扰补偿控制模块，分为两路，一路作为输入直接进入伺服驱动板，另一路作为系统误差，提供给图像重建软件系统进行位置误差修正，用来实现三维图像重建。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)使用ARM和FPGA分工的方式，ARM进行整个程序的控制过程，FPGA进行数字模块的设计与扫描振镜的三环模拟模块的控制，此控制过程会实现起来更方便和节约；(2)在判定阈值后，引入控制信号插补的方法进行精度调节，更有效的发挥电机的控制特性，使得电机扫描角度更大，目标区域范围更宽；(3)重复控制消除误差统计模块能够将周期信号的误差提取，并在后面的控制中将此控制偏差和稳态误差消除，消除了周期控制信号误差；(4)使用模拟开关进行通道控制，可以实时控制当前误差状况，并及时做出相应的控制策略，因此响应更快，控制更精准，不会出现失控的情况。

附图说明

图1是本发明针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统的总框图。

图2是本发明中的振镜扫描电机光路示意图。

图3是本发明的信号驱动控制板流程图。

图4是本发明中控制系统高精度优化的流程示意图。

图5是本发明中高精度优化中的控制信号插补示意图。

图6是本发明中的控制系统高速优化流程示意图。

图7是本发明中振镜电机的三环控制系统框图。

图8是本发明中驱动控制模块示意图。

图9是本发明中FPGA元件实现的各功能模块的方案示意图。

具体实施方式

为使本发明的实施例的目的，技术方案和优点更具体，接下来使用与附图结合的方式对整个控制方式进行具体清晰的表述。

结合图1，本发明针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统，为了解决扫描振镜伺服电机在激光雷达扫描系统中性能的提升和匹配，提供一种伺服电机的控制方法。该系统是一个与脉冲激光前端和三维图像重建软件系统相匹配的伺服电机控制系统。此系统解决了激光雷达扫描三维成像速度与精度不平衡的问题，最大限度的利用伺服电机的性能，实现三维成像的效果最优这一最终目的。

本发明针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统，包括上位机、驱动控制数字模块、三环控制模拟模块、高频脉冲激光前端、扫描振镜，所述驱动控制数字模块包括相互连接的主控ARM单元和FPGA单元，其中：

所述高频脉冲激光前端与主控ARM单元连接，高频脉冲激光前端发射的激光经过扫描振镜中X振镜电机上的全反镜，反射到Y振镜电机上的全反镜，出射到目标区域；

所述上位机通过USB接口与主控ARM单元连接，上位机通过USB接口采集高频脉冲激光前端发射的光束打在目标区域的水平角和垂直角、以及目标区域激光点到扫描振镜原点的距离；

所述FPGA单元接收扫描振镜中电机的角度反馈信号，根据角度反馈信号确定扫描振镜中电机的实际偏转角度，如果实际偏转角度与理论控制角度的差值小于设定阈值，则对电机的偏转角度控制信号进行插补，否则降低电机的转速直至所述差值小于设定阈值；

所述三环控制模拟模块包括重复跟踪累计误差控制单元、第一模拟开关、第二模拟开关、位置控制器、增益放大器、伺服驱动系统电流环，FPGA单元的控制输出端分别接入第一模拟开关、第二模拟开关的控制输入端，FPGA单元的信号输出端分别接入重复跟踪累计误差控制单元、第一模拟开关的信号输入端，重复跟踪累计误差控制单元的输出端、第一模拟开关的输出端均接入位置控制器；位置控制器的输出端依次通过增益放大器、伺服驱动系统电流环后，得到的角度反馈信号一方面经过微分反馈单元接入增益放大器的输入端，另一方面通过第二模拟开关接入位置控制器的输入端，同时该角度反馈接入FPGA单元。

进一步地，所述FPGA单元包括转角位置检测模块、控制信号插补模块、重复控制消除误差统计模块、干扰补偿控制模块，其中：

转角位置检测模块，将实际偏转角度与理论控制角度进行比较运算，并判断此差值与设定经验阈值的比值大小；

重复控制消除误差统计模块，用来统计收集周期信号的稳态误差和部分控制偏差，将统计到的误差作为干扰补偿项；

干扰补偿控制模块，将重复跟踪累计误差控制单元统计到的误差作为干扰补偿项，将此误差叠加到驱动控制信号上用于消除误差；

控制信号插补模块，对给定的一组信号进行部分插补，选取设定偏转位置最大值的范围内的信号进行插补。

本发明针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统及方法，包括以下步骤：

步骤1，设定控制系统最大偏转角和速度，等待伺服电机运行至平稳；

步骤2，扫描振镜的电机在驱动控制信号的作用下开始转动，驱动控制数字模块根据电机位置传感器返回的角度反馈信号，确定扫描振镜中电机的实际偏转角度；

步骤3，在驱动控制数字模块中的FPGA中构造转角位置检测模块，将所述实际偏转角度与理论控制角度进行比较运算，并判断此差值与设定经验阈值的比值α是否大于常数1：当α小于1后，驱动控制数字模块进入控制信号插补模块，然后返回步骤2；当α大于或等于1后，驱动控制数字模块控制第二模拟开关开路，然后进入步骤4；

步骤4，在驱动控制数字模块将第二模拟开关开路的同时，使第一模拟开关开路，此时三环控制模拟模块的输入部分引入重复跟踪累计误差控制单元，经过指定周期后使第一模拟开关闭合，此时整个系统处于速度、电流双闭环的状态；

步骤5，在FPGA中引入转角位置检测模块，读取目前的位置误差，判断误差标准差β：

当β大于或等于1时，驱动控制数字模块再次引入重复跟踪累计误差控制单元，即第一模拟开关开路，重复指定周期，再次判断误差标准差β；

当β小于1时，驱动控制模块中的FPGA构造干扰补偿控制模块，在此模块中运算处理之前得到的位置误差数据，将此误差叠加到驱动控制信号上，然后判断α是否大于常数1：如果是则降低驱动控制信号设定的分辨率，然后返回步骤1；如果否，则返回步骤2。

进一步地，步骤3所述控制信号插补模块，具体为：对给定的一组信号进行部分插补，选取设定偏转位置最大值的范围内的信号进行插补。

进一步地，步骤5所述的干扰补偿控制模块，将重复跟踪累计误差控制单元统计到的误差作为干扰补偿项，将此误差叠加到驱动控制信号上用于消除误差。

进一步地，步骤5所述的干扰补偿控制模块，分为两路，一路作为输入直接进入伺服驱动板，另一路作为系统误差，提供给图像重建软件系统进行位置误差修正，用来实现三维图像重建。

本发明的具体实施过程如下：根据上位机软件系统的电机偏转角和电机运转速度，驱动控制信号的ARM单元生成一组驱动位置偏转的等相位间隔的正弦波和三角波控制信号。从伺服电机角度传感器获取到电机最大偏转角度后进行判定接下来的控制模式。a)当电机偏转角度与理论设定角度的差值小于设定阈值，意味着电机的性能指标可以继续提升。在FPGA内部构建控制信号插补模块，在ARM中预先编写10组分辨率不同的包括正弦波和三角波的控制信号。控制信号从ARM输出经过高速AD接口给到FPGA中，由FPGA进行解析后再通过DA芯片输出模拟信号，控制三环控制模拟模块，实现最终的信号插补功能。此方法增加控制信号在电压区间正负Vmax*1/√2范围内的数值，达到提升精度，修正电机转速较快部分的点数过于稀疏的问题，提升三维图像重建的分辨率；b)当此偏转角差值大于设定阈值，意味着控制方式速度过快导致电机来不及转到最大角度。由于驱动控制信号是周期性的正弦信号，误差具有重复性，每一周期的干扰项偏差不大。此时由FPGA控制第二模拟开关对位置环信号进行开路。采用位置环开环的方式可以明显提升电机的速度，不过此时精度会明显下降。为了补偿控制精度，在FPGA中生成一个重复跟踪累计误差控制单元，此单元根据引入可以补偿的原理，可以求得前后两种状态的稳态误差和驱动板控制偏差，将此作为干扰项，引入前馈补偿消除此部分误差。在改变分辨率后，就需要引入重复控制消除误差模块统计模块计算此控制的误差。在前馈补偿误差后，要一直监视电机的实际角位置反馈与控制信号的差值是否在设定阈值内，一旦超过阈值，就要重复上面的流程，进行误差校正。整个过程中，为了保证电机的高速运转，采用多周期误差叠加的方式，既能准确收集周期信号误差，又不会因为运算而拖慢整个控制系统。电机伺服系统与其他模块完美的结合，发挥各部分的优势，使整个扫描系统实现最终三维成像的目的。

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

本实施例针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统，包括：

1)选用高频脉冲激光前端产生高频激光，使用高灵敏度探测器接收激光测距回波；

2)使用扫描振镜改变激光光路，对指定区域进行周期扫描；

3)通过驱动控制数字模块将得到的激光光束位置和目标距离信息传给上位机；

4)上位机通过三维重建软件，画出指定区域的点云图像。

伺服驱动控制系统由驱动控制数字模块和三环控制模拟模块组成，驱动控制数字模块由ARM、FPGA组成。驱动控制数字模块具有生成驱动信号、处理反馈信号，判定系统状态、选择控制策略的作用。

图1是本系统所依据的激光雷达振镜扫描成像结构示意图，将整个扫描装置分为激光发射接收前端，扫描振镜，信号驱动及处理板和扫描图像重建软件几部分。在图1中，激光器是最高频率可达10k的频率可调，自动增益的高频脉冲红外激光雷达，完全能满足此系统的扫描点数。目标区域由光学扫描头决定，最大的偏转角可达正负15度。此系统中，偏转角可以在软件系统中设定。

扫描振镜是由镀了增反膜的x-y偏转镜放置在两个互相垂直的伺服电机组成，如图2所示，激光器发射的激光经过X振镜电机上的全反镜，反射到Y振镜电机上的全反镜，出射到目标区域，由于振镜电机的偏转，激光出射的位置在目标区域移动，每个脉冲激光可以测到一组位置信息，为后面的图像重建提供原始的数据。上位机三维图像重建系统是根据每一周期伺服电机的偏转位置和激光回波信号获得的一组信息(x,y,l)进行三维图像的绘制重建。

图3是驱动控制板的流程图，在设定了系统最大偏转角和速度后，根据电机实际运行的情况进行判断分类。在已经判定了此时运行状态的基础上，才可以进行后面的控制策略的选择与优化，步骤如下：

驱动控制板根据上位机软件系统的偏转角和速度，生成一组位置偏转驱动器的控制信号值。此信号是将一个正弦周期的位置电压值等时间(即振镜等角度)的分割成指定分辨率的个数，因此位置偏转就呈现了大角度处扫描点数密集，小角度处点数扫描稀疏的情况，由此带来这样一个问题，正前方的扫描分辨率相对少。为了提升分辨率，且计划对速度影响相对小，于是采用部分插补偏转值的方式。

图4是本发明中控制系统高精度优化的流程示意图。在高精度优化状态下，对目前实际电机位置进行测量，并判断理论与实际的差值是否处于阈值内。在此阈值内，则说明电机的性能可以进一步提升，因此对位置信号进行插补，得到一组新的控制方案，直到电机发挥到最高性能。

控制信号的每个点之间都是以相等时长的方式排列的。这样会导致在速度相对较快的中间区域扫描点数少，分辨率相比两端的要低，为了实现高精度的测量，将速度较快的部分进行等时长的插补，如图5，选择在小于Vmax的1/√2到大于负1/√2的位置区间进行插补，提升分辨率。在Vmax/√2的位置处，加速度开始逐渐减小，速度增大到最大速度的1/√2，在此区间进行分辨率的插补，可以解决由于角速度快的部分图像重建的分辨率降低的问题，确保了重建图像增加分辨率的同时不增加软件的复杂度。

图6是本发明中的控制系统高速优化流程示意图。在判定了实际最大偏转角与理论值的差值超出阈值后，进入控制系统的高速优化环节。在这里引入重复控制模块，并且进行误差累计计算。在累计误差项后，引入误差补偿模块。多次调整优化后如果无法实现，进行分辨率的精度降低处理。

伺服电机一般选用三环控制系统，如图7所示振镜电机的三环控制系统框图，其中最内环是电流环，中间环是速度环，最外环是位置环。此控制系统的独特之处在于位置环的反馈处增加的是信号采集控制选择电路。此电路的作用是先判断系统状态是否满足引入位置反馈的条件，再分时段引入位置反馈，合理的控制输入信号，实现控制高速优化的结果。

电机高速转动状态下，采用速度电流双环控制系统，提升速度指标，再引入重复控制，重复控制可以使被控输出能够无稳态误差地跟踪参考信号，加到被控对象的输入信号除了偏差信号外，还叠加了一个上一时刻的控制偏差，把上一周期运行的偏差反映到现在，和现在的偏差一起加到被控制对象进行控制，经过几个周期的重复控制之后可以大大提高系统的跟踪精度，改善系统品质。重复控制只会起到一个延时的作用，并不会对整个系统的传递函数有改变，它的作用是将稳态误差消除，起到提高精度的作用。

本方法步骤如下：步骤一，振镜伺服电机以系统输入的最大偏转角度和速度运行至平稳，步骤二，从角位置传感器得到最大角度反馈值，与系统设定值做比较，步骤三，如果实际角位置比设定值小，说明转速过快，无法实现系统要求，此时需要提高系统的快速性。因此设定位置环为开环状态，不引入位置负反馈，此时系统的速度会有提升，不过此时控制精度会有下降，因此在这里引入重复控制模块，由于控制信号是周期信号，控制转动的正弦信号由高精度DA提供，因此每周期控制信号的误差相差不大，对整个系统影响较大的是驱动板的控制偏差和稳态误差，而重复控制被控输出能够无稳态误差地跟踪参考信号。重复控制只会起到一个延时的作用，并不会对整个系统的传递函数有改变，它的作用是将稳态误差消除，起到提高精度的作用。为了提高系统的快速性，对误差进行多周期的累计，在计算出标准差后，与设定的阈值做比较判断，如果误差在可允许的范围内，即没有超出阈值，等待下一次误差累计，如果超出阈值，打开模拟开关，引入重复控制，经过几个周期的跟踪控制，得到此时的误差，和开环的误差进行运算，将重复控制补偿掉的误差作为已知，加入系统中，作为干扰补偿。同时关闭重复控制，提升系统速度。

在步骤三的判断中，如果实际偏转角与设定值相等，即可以提升整个系统的分辨率，转到插补的步骤，每次插补后，判断角位置反馈信号，直到位置误差大于设定的阈值，视为分辨率已经达到最大。此时以此状态运行，最大限度的利用了伺服电机。

图8是本发明的驱动控制模块示意图，在传统的三环控制前面引入重复控制和位置控制器，这两部分都由驱动控制数字模块进行调度和处理，对电机高速运行状态进行优化，实现扩大扫描范围、提升扫描精度的目的。

驱动控制数字模块中，ARM负责整个系统的功能协调和控制，DAC负责生成最终的电机位置控制信号，FPGA负责最大转角检测、控制信号插补、重复控制消除误差统计和干扰补偿控制四个主要模块的执行和控制各模块之间的时序。图9是本发明的FPGA元件实现的各功能模块的方案示意图，分别为最大转角位置检测模块，控制信号插补模块，重复控制消除误差统计模块和干扰补偿控制模块。

Claims (6)

1.一种针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统，其特征在于，包括上位机、驱动控制数字模块、三环控制模拟模块、高频脉冲激光前端、扫描振镜，所述驱动控制数字模块包括相互连接的主控ARM单元和FPGA单元，其中：

所述高频脉冲激光前端与主控ARM单元连接，高频脉冲激光前端发射的激光经过扫描振镜中X振镜电机上的全反镜，反射到Y振镜电机上的全反镜，出射到目标区域；

所述上位机通过USB接口与主控ARM单元连接，上位机通过USB接口采集高频脉冲激光前端发射的光束打在目标区域的水平角和垂直角、以及目标区域激光点到扫描振镜原点的距离；

所述FPGA单元接收扫描振镜中电机的角度反馈信号，根据角度反馈信号确定扫描振镜中电机的实际偏转角度，如果实际偏转角度与理论控制角度的差值小于设定阈值，则对电机的偏转角度控制信号进行插补，否则降低电机的转速直至所述差值小于设定阈值；

所述三环控制模拟模块包括重复跟踪累计误差控制单元、第一模拟开关、第二模拟开关、位置控制器、增益放大器、伺服驱动系统电流环，FPGA单元的控制输出端分别接入第一模拟开关、第二模拟开关的控制输入端，FPGA单元的信号输出端分别接入重复跟踪累计误差控制单元、第一模拟开关的信号输入端，重复跟踪累计误差控制单元的输出端、第一模拟开关的输出端均接入位置控制器；位置控制器的输出端依次通过增益放大器、伺服驱动系统电流环后，得到的角度反馈信号一方面经过微分反馈单元接入增益放大器的输入端，另一方面通过第二模拟开关接入位置控制器的输入端，同时该角度反馈接入FPGA单元。

2.根据权利要求1所述的针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统，其特征在于，所述FPGA单元包括转角位置检测模块、控制信号插补模块、重复控制消除误差统计模块、干扰补偿控制模块，其中：

转角位置检测模块，将实际偏转角度与理论控制角度进行比较运算，并判断此差值与设定经验阈值的比值大小；

重复控制消除误差统计模块，用来统计收集周期信号的稳态误差和部分控制偏差，将统计到的误差作为干扰补偿项；

干扰补偿控制模块，将重复跟踪累计误差控制单元统计到的误差作为干扰补偿项，将此误差叠加到驱动控制信号上用于消除误差；

控制信号插补模块，对给定的一组信号进行部分插补，选取设定偏转位置最大值的范围内的信号进行插补。

3.一种针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统及方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，设定控制系统最大偏转角和速度，等待伺服电机运行至平稳；

步骤2，扫描振镜的电机在驱动控制信号的作用下开始转动，驱动控制数字模块根据电机位置传感器返回的角度反馈信号，确定扫描振镜中电机的实际偏转角度；

步骤3，在驱动控制数字模块中的FPGA中构造转角位置检测模块，将所述实际偏转角度与理论控制角度进行比较运算，并判断此差值与设定经验阈值的比值α是否大于常数1：当α小于1后，驱动控制数字模块进入控制信号插补模块，然后返回步骤2；当α大于或等于1后，驱动控制数字模块控制第二模拟开关开路，然后进入步骤4；

步骤4，在驱动控制数字模块将第二模拟开关开路的同时，使第一模拟开关开路，此时三环控制模拟模块的输入部分引入重复跟踪累计误差控制单元，经过指定周期后使第一模拟开关闭合，此时整个系统处于速度、电流双闭环的状态；

步骤5，在FPGA中引入转角位置检测模块，读取目前的位置误差，判断误差标准差β：

当β大于或等于1时，驱动控制数字模块再次引入重复跟踪累计误差控制单元，即第一模拟开关开路，重复指定周期，再次判断误差标准差β；

当β小于1时，驱动控制模块中的FPGA构造干扰补偿控制模块，在此模块中运算处理之前得到的位置误差数据，将此误差叠加到驱动控制信号上，然后判断α是否大于常数1：如果是则降低驱动控制信号设定的分辨率，然后返回步骤1；如果否，则返回步骤2。

4.根据权利要求3所述的针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统及方法，其特征在于，步骤3所述控制信号插补模块，具体为：对给定的一组信号进行部分插补，选取设定偏转位置最大值的范围内的信号进行插补。

5.根据权利要求3所述的针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统及方法，其特征在于，步骤5所述的干扰补偿控制模块，将重复跟踪累计误差控制单元统计到的误差作为干扰补偿项，将此误差叠加到驱动控制信号上用于消除误差。

6.根据权利要求3所述的针对激光雷达振镜伺服电机的控制系统及方法，其特征在于，步骤5所述的干扰补偿控制模块，分为两路，一路作为输入直接进入伺服驱动板，另一路作为系统误差，提供给图像重建软件系统进行位置误差修正，用来实现三维图像重建。