CN112399872B - 多叶准直器叶片驱动系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于驱动多叶准直器(MLC)的叶片的方法。该方法可以包括获取所述叶片的目标位置；识别所述叶片的当前位置；基于所述叶片的所述目标位置和所述叶片的所述当前位置，生成第一控制信号；基于所述叶片的目标速度，所述叶片的目标加速度和所述叶片的当前角度中的至少一个，生成第二控制信号；基于所述第一控制信号和所述第二控制信号，生成第三控制信号；和/或通过将所述第三控制信号提供给驱动电路，使所述驱动电路产生驱动信号，以驱动所述叶片朝所述目标位置移动。

Description

多叶准直器叶片驱动系统和方法

技术领域

本发明一般涉及一种多叶准直器，尤其涉及多叶准直器叶片驱动系统和方法。

背景技术

放射疗法已被广泛用于癌症治疗中，其中将电离辐射(例如X射线)引向治疗区域(例如肿瘤)。放射疗法可以减轻对象的症状。通常，希望对放射线进行限定，以使放射线剂量在治疗区域中最大化，而在对象的健康组织中最小化。多叶准直器(MLC)在准直放射线方面起着重要作用。MLC可以具有至少两个叶片对，并且叶片通常可以由驱动电机驱动(例如，通过闭环控制系统)，可以提供相对较高的空间分辨率和精度。但是，在处理过程中，与叶片相关的一个或多个运动因子(例如重力，摩擦，加速，减速等)会影响叶片的运动，从而引起叶片的运动滞后，和/或降低控制系统的控制精度。因此，希望为MLC的叶片的运动控制提供补偿以提高控制精度。

发明内容

在本公开的一个方面，提供了一种用于驱动多叶准直器(MLC)的叶片的方法。该方法可以在包括至少一个处理器和存储设备的机器上实现。该方法可以包括：获取所述叶片的目标位置；识别所述叶片的当前位置；基于所述叶片的所述目标位置和所述叶片的所述当前位置，生成第一控制信号；基于所述叶片的目标速度、所述叶片的目标加速度和所述叶片的当前角度中的至少一个，生成第二控制信号；基于所述第一控制信号和第所述二控制信号，生成第三控制信号；和/或通过将所述第三控制信号提供给驱动电路，使所述驱动电路产生驱动信号，以驱动所述叶片朝所述目标位置移动。

在一些实施例中，所述基于所述叶片的目标速度、所述叶片的目标加速度和所述叶片的当前角度中的至少一个，生成第二控制信号，包括：获取所述叶片的所述目标加速度；和/或基于所述叶片的所述目标加速度和第一增益，生成所述第二控制信号的第一分量。

在一些实施例中，所述基于所述叶片的所述目标加速度和第一增益，生成所述第二控制信号的第一分量，包括：通过将所述叶片的所述目标加速度乘以所述第一增益，生成所述第二控制信号的所述第一分量。

在一些实施例中，所述第一增益与所述叶片的质量和驱动电路的特性有关。

在一些实施例中，MLC安装在机架上，并且所述第一增益根据以下步骤确定，包括：将机架定位在初始角度0°；通过在至少两个第四控制信号作用下驱动所述叶片从静止状态移动，检测至少两个速度曲线；基于所述至少两个速度曲线，生成加速度曲线，所述加速度曲线说明了至少两个加速度与所述至少两个第四控制信号之间的关系；和/或将所述加速度曲线的斜率指定为第一增益。

在一些实施例中，所述基于所述叶片的目标速度、所述叶片的目标加速度和所述叶片的当前角度中的至少一个，生成第二控制信号，包括：获取所述叶片的所述目标速度和所述叶片的所述当前角度；和/或基于所述叶片的所述目标速度、所述叶片的所述当前角度，以及第二增益、第三增益和第四增益中的至少一个，生成第二控制信号的第二分量。

在一些实施例中，所述生成第二控制信号的第二分量，包括：确定所述叶片的当前角度的余弦乘以所述第二增益的第一乘积；确定所述叶片的当前角度的正弦乘以第三增益的第二乘积；确定所述第一乘积和所述第二乘积的和；根据所述叶片的所述目标速度的方向，调整所述和；确定所述叶片的所述目标速度乘以所述第四增益的第三乘积；和/或基于所述和与所述第三乘积，生成所述第二控制信号的第二分量。

在一些实施例中，所述MLC安装在机架上，并且所述第二增益根据以下步骤确定，包括：将所述机架定位在初始角度0°；通过将第四控制信号从0增加到临界值来驱动所述叶片从静止状态运动，其中，所述叶片在具有所述临界值的所述第四控制信号作用下开始运动；和/或根据所述临界值，确定所述第二增益。

在一些实施例中，所述MLC安装在准直器上，所述准直器安装在机架上，并且所述第三增益根据以下步骤确定，包括：将所述机架定位在角度90°；将所述准直器定位在初始角度0°；通过将第四控制信号从0增加到第一临界值来驱动所述叶片从静止状态向上运动，其中，所述叶片在具有所述第一临界值的所述第四控制信号作用下开始向上运动；通过将所述第四控制信号从0增加到第二临界值来驱动所述叶片从静止状态向下运动，其中，所述叶片在具有所述第二临界值的所述第四控制信号作用下开始向下运动；和/或基于所述第一临界值和所述第二临界值之间的差，确定所述第三增益。

在一些实施例中，所述MLC安装在机架上，并且所述第四增益根据以下步骤确定，包括：将所述机架定位在初始角度0°；检测所述叶片在至少两个第四控制信号作用下处于稳态运动的至少两个速度；生成速度曲线，所述速度曲线说明所述至少两个速度与所述至少两个第四控制信号之间的关系；和/或将所述速度曲线的斜率指定为所述第四增益。

在一些实施例中，所述基于叶片的目标速度、所述叶片的目标加速度和所述叶片的当前角度中的至少一个，生成第二控制信号，包括：获取所述叶片的当前角度；基于所述叶片的当前角度和第五增益，生成所述第二控制信号的第三分量。

在一些实施例中，所述基于所述叶片的当前角度和第五增益，生成所述第二控制信号的第三分量，包括：通过将所述叶片的所述当前角度的正弦乘以所述第五增益来生成所述第二控制信号的第三分量。

在一些实施例中，所述MLC安装在准直器上，所述准直器安装在机架上，并且所述第五增益根据以下步骤确定，包括：将所述机架定位在角度90°；将所述准直器定位在初始角度0°；通过将第四控制信号从0增加到第一临界值来驱动所述叶片从静止状态向上运动，其中，所述叶片在具有所述第一临界值的所述第四控制信号作用下开始向上运动；通过将所述第四控制信号从0增加到第二临界值来驱动所述叶片从静止状态向下运动，其中，所述叶片在具有所述第二临界值的所述第四控制信号作用下开始向下运动；和/或基于所述第一临界值和所述第二临界值的和，确定所述第五增益。

在一些实施例中，所述基于所述叶片的所述目标位置和所述叶片的所述当前位置，生成第一控制信号，包括：确定所述叶片的所述目标位置与所述叶片的所述当前位置之间的第一差异；通过将所述第一差异输入到位置控制回路来生成所述位置控制回路的输出信号；识别所述叶片的当前速度；确定所述位置控制回路的输出信号与所述叶片的当前速度之间的第二差异；和/或基于所述第二差异和速度控制回路，生成所述第一控制信号。

在一些实施例中，所述识别所述叶片的当前速度，包括：使用位移传感器或编码器检测所述叶片的当前速度。

在一些实施例中，所述识别所述叶片的当前位置，包括：使用位移传感器或编码器检测所述叶片的当前位置。

在一些实施例中，所述MLC安装在准直器上，所述准直器安装在机架上，所述方法进一步包括：基于所述准直器的当前角度和所述机架的当前角度，确定所述叶片的当前角度。

在一些实施例中，所述第三控制信号是脉冲宽度调制(PWM)信号。

在本公开的另一方面，提供了一种用于驱动多叶准直器(MLC)叶片的系统。该系统包括至少一个存储设备，其存储指令集；以及至少一个与所述存储设备通信的处理器，其中，在执行所述指令集时，所述至少一个处理器被配置为使所述系统执行以下操作，包括：获取所述叶片的目标位置；识别所述叶片的当前位置；基于所述叶片的所述目标位置和所述叶片的当前位置，生成第一控制信号；基于所述叶片的目标速度、所述叶片的目标加速度和所述叶片的当前角度中的至少一个，生成第二控制信号；基于所述第一控制信号和所述第二控制信号，生成第三控制信号；通过将所述第三控制信号提供给驱动电路，使所述驱动电路产生驱动信号，以驱动所述叶片朝所述目标位置移动。

在本公开的另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质。非暂时性计算机可读介质包括用于驱动多叶准直器(MLC)的叶片的至少一组指令。当由计算设备的一个或多个处理器执行时，所述至少一组指令使计算设备执行一种方法，包括：获取所述叶片的目标位置；识别所述叶片的当前位置；基于所述叶片的所述目标位置和所述叶片的所述当前位置，生成第一控制信号；基于所述叶片的目标速度、所述叶片的目标加速度和所述叶片的当前角度中的至少一个，生成第二控制信号；基于所述第一控制信号和所述第二控制信号，生成第三控制信号；以及通过将所述第三控制信号提供给驱动电路，使所述驱动电路产生驱动信号，以驱动所述叶片朝所述目标位置移动。

本申请的一部分附加特性可以在以下描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的研究或者对实施例的生产或操作的了解，本申请的一部分附加特性对于本领域技术人员是明显的。本申请的特征可以通过对以下描述的具体实施例的各个方面的方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。

附图说明

本申请将通过示例性实施例进一步描述。这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例是非限制性的示例性实施例，在这些实施例中，各图中相同的编号表示相似的结构，其中：

图1示出了根据本公开的一些实施例的示例性放射治疗系统的示意图；

图2示出了根据本公开的一些实施例的可以在其上实现处理设备的示例性计算设备的硬件和/或软件组件的示意图；

图3示出了根据本公开的一些实施例的可以在其上实现终端的示例性移动设备300的硬件和/或软件组件的示意图；

图4示出了根据本公开的一些实施例的示例性处理设备的框图；

图5示出了根据本公开的一些实施例的用于驱动多叶准直器叶片的示例性过程的流程图；

图6示出了根据本公开的一些实施例的用于产生反馈控制信号的示例性过程的流程图；

图7示出了根据本公开的一些实施例的用于产生前馈控制信号的示例性过程的流程图；

图8示出了根据本公开的一些实施例的用于使用反馈控制和前馈控制来生成补偿的控制信号的示例性控制系统的框图；

图9示出了根据本公开的一些实施例的当MLC的叶片沿水平方向移动时的示例性滑动摩擦的示意图；

图10示出了根据本公开的一些实施例的当MLC的叶片沿重力方向移动时的示例性滑动摩擦的示意图；以及

图11示出了根据本公开的一些实施例的叶片在角度θ的示例性压力的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。然而，本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些细节的情况下实施本申请。在其他实例中，已知的方法、程序、系统、组件和/或电路已在相对较高的层次上加以描述，而没有详细说明，以避免本公开的某些方面造成不必要的模糊。对于本领域技术人员来说，所公开的实施例的各种修改是显而易见的，并且在不偏离本申请的精髓和范围的情况下，本公开中所定义的普遍原则可以适用于其他实施例和应用场景。因此，本公开不限于所示的实施例，而是符合与权利要求一致的最广泛的范围。

本公开中所使用的术语仅出于描述特定示例实施例的目的，而非进行限定。如本公开使用的单数形式“一”、“一个”及“该”同样可以包括复数形式，除非上下文明确提示例外情形。还应当理解，如在本公开说明书中使用的术语“包括”、“包含”仅提示存在所述特征、整数、步骤、操作、组件和/或部件，但并不排除存在或添加一个或以上其它特征、整数、步骤、操作、组件、部件和/或其组合的情况。

可以理解的是，本文使用的术语“系统”、“引擎”、“单元”、“模块”和/或“区块”是用于按升序区分不同级别的不同构件、元件、部件、部分或组件的方法。然而，如果可以达到相同的目的，这些术语也可以被其他表达替换。

通常，这里使用的词语“模块”、“单元“或“块”是指体现在硬件或固件中的逻辑，或者是软件指令的集合。本公开描述的模块，单元或块可以被实现为软件和/或硬件，并且可以被存储在任何类型的非暂时性计算机可读介质或另一存储设备中。在一些实施例中，可以编译软件模块/单元/块并将其链接到可执行程序中。应当理解，软件模块可以从其他模块/单元/块或从它们自身调用，和/或可以响应检测到的事件或中断来调用。可以在计算机可读介质上提供被配置为在计算设备上执行的软件模块/单元/块(例如，图2中所示的处理器210)，所述计算机可读介质，例如为光盘，数字视频盘，闪存驱动器，磁性设备。光盘或任何其他有形媒体，或者作为数字下载(并且可以最初以压缩或可安装的格式存储，需要在执行之前进行安装，解压或解密)。这里的软件代码可以部分或全部存储在执行计算设备的存储设备中，以供计算设备执行。软件指令可以嵌入在诸如EPROM的固件中。还应当理解，硬件模块/单元/块可以包括在连接的逻辑组件中，例如门和触发器，和/或可以包括在可编程单元中，例如可编程门阵列或处理器。此处描述的模块/单元/块或计算设备功能可以实现为软件模块/单元/块，但是可以用硬件或固件表示。通常，此处描述的模块/单元/块指的是逻辑模块/单元/块，其可以与其他模块/单元/块组合在一起，也可以划分为子模块/子单元/子块，尽管它们是物理组织或存储器件。该描述可适用于系统、引擎或其一部分。

可以理解的是，除非上下文另有明确说明，当单元、引擎、模块或块被称为在另一单元、引擎、模块或块“上”、“连接”或“耦合至”另一单元、引擎、模块或块时，其可以直接在其它单元、引擎、模块或块上，与其连接或耦合或与之通信，或者可能存在中间单元、引擎、模块或块。在本公开中，术语“和/或”可包括任何一个或以上相关所列条目或其组合。

根据以下对附图的描述，本公开的这些和其它的特征、特点以及相关结构元件的功能和操作方法，以及部件组合和制造经济性，可以变得更加显而易见。这些附图构成本公开说明书的一部分。然而，应当理解，附图仅仅用以说明和描述的目的，并不用于限定本公开的范围。应当理解的是，附图并不是按比例绘制的。

本公开使用的流程图示出了根据本公开的一些实施例所示的系统所执行的操作。应当清楚地理解，流程图的操作可以不按顺序实现。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，也可以将一个或以上其他操作添加到这些流程图中。也可以从流程图中删除一个或以上操作。

本公开涉及用于驱动多叶准直器(MLC)的一个或以上叶片的系统和方法。由于存在一个或以上运动因子(例如，重力，摩擦，加速，减速等)，MLC叶片的常规闭环反馈控制可能会引起叶片的运动滞后，从而减少控制系统的控制精度。例如，如果在处理过程中叶片的速度经常加快或减慢，则仅使用反馈控制可能会引起加速滞后。由于加速滞后，叶片无法及时以所需的加速度运动，从而导致较大的误差。作为另一个示例，如果MLC或MLC的叶片开始从静止状态运动，则可能存在阻碍叶片或MLC运动的摩擦力(例如，滑动摩擦力、粘性摩擦力等)。粘性摩擦可以与叶片的速度有关。由于仅使用反馈控制时，MLC的驱动装置输出的初始驱动力通常小于摩擦力，因此在驱动的初始阶段，叶片或MLC可能会在一段时间内保持静态，因此，可能会引起位置滞后和速度滞后。初始驱动力小于摩擦力的一个原因是，当仅使用反馈控制时，会存在位置误差(在期望位置和当前位置之间)和/或速度误差(在期望速度和当前速度之间)。作为又一示例，当MLC与放射线输送设备的机架一起旋转时，MLC的叶片的重力可以变化，从而降低了反馈控制的动态跟随精度。

在本公开中，前馈控制可以与闭环反馈控制相结合，并且前馈补偿可以被引入到闭环反馈控制中，从而减少或消除叶片的运动滞后。前馈控制可基于预定目标速度，预定目标加速度和/或叶片的当前角度来产生与运动因子(例如，重力、摩擦、加速或减速等)相关联的一个或以上控制信号。控制信号可用于减少或消除叶片运动中运动因素的影响。本公开中的系统和方法可以结合反馈控制和前馈控制的优点，并提高控制系统的控制精度。具体地，在一些实施例中，本公开中的系统和方法可以获取叶片的目标位置；识别叶片的当前位置；基于叶片的目标位置和叶片的当前位置，生成第一控制信号；基于叶片的目标速度，叶片的目标加速度和叶片的当前角度中的至少一个，生成第二控制信号；基于第一控制信号和第二控制信号，生成第三控制信号信号；并通过将第三控制信号提供给驱动电路，使驱动电路产生驱动信号，以驱动叶片朝目标位置移动。

图1示出了根据本公开的一些实施例的示例性放射治疗系统的示意图。如图1所示，放射治疗系统100包括放射线输送设备110、网络120、一个或以上终端130、处理设备140和存储设备150。在一些实施例中，一个或以上终端130被用作一个或以上上位计算机(或主计算机)，而处理设备140被用作一个下位计算机(或从属计算机)。放射治疗系统100中的组件以各种方式中的一种或多种连接。仅作为示例，放射线输送设备110可以直接连接到处理设备140(例如，经由光纤(例如，外围组件快速互连(PCI-E)电缆))。作为另一示例，放射线输送设备110可以通过网络120连接到处理设备140，如由双向箭头所指示的，该双向箭头链接放射线输送设备110和网络120。作为又一个示例，存储设备150可以直接或通过网络120连接到处理设备140。作为又一个示例，终端130可以直接连接到处理设备140(如链接终端130和处理设备140的虚线中的双向箭头所示)或通过网络120连接。

在一些实施例中，放射线输送设备110可以是放射疗法(RT)设备。在一些实施例中，RT设备可以将一个或以上辐射束传送到对象(例如，患者)的治疗区域(例如，肿瘤)，以减轻对象的症状。在一些实施例中，RT设备包括线性加速器(也被称为“直线加速器”)。直线加速器可以从治疗头产生并发射辐射束(例如，X射线束)。辐射束可以穿过形成某些形状的一个或以上准直器(例如，MLC)，并进入物体。在一些实施例中，辐射束可以包括电子，光子或其他类型的辐射。在一些实施例中，辐射束的能量在兆电压范围内(例如，＞1MeV)，并且因此被称为兆电压束。治疗头可以连接到机架。机架可以旋转，例如绕机架旋转轴顺时针或逆时针旋转。在一些实施例中，治疗头可以与机架一起旋转。在一些实施例中，RT设备进一步包括配置为在放射治疗期间支撑物体的床板。

在一些实施例中，放射线输送设备110可以进一步包括一个或以上MLC(图1中未示出)。MLC配置为校准放射线输送设备110的辐射束和/或限定其射束形状。在一些实施例中，MLC包括至少两个叶片。至少两个叶片可以形成孔，孔可以限定或改变射束的形状。在一些实施方式中，可以根据治疗计划来移动MLC的一个或以上叶片。在一些实施例中，孔的形状可以根据治疗计划的期望的子野形状而改变。

在一些实施例中，放射线输送设备110可以进一步包括一个或以上驱动电路(图1中未示出)。在一些实施例中，驱动电路可以产生驱动信号，以在治疗期间驱动MLC的叶片朝目标位置移动。在一些实施例中，驱动电路可以设置在放射线输送设备110中，并且可以经由放射线输送设备110与处理设备140之间的连接与处理设备140通信。例如，处理设备140可以向驱动电路提供(或发送)控制信号，并且相应地，驱动电路可以产生驱动信号，以驱动叶片朝目标位置移动。

在一些实施例中，放射线输送设备110可以进一步包括一个或以上致动器，其配置为致动叶片以移动。在一些实施例中，每个叶片可以由致动器致动。示例性致动器可包括马达、加载在一个或以上气缸中的压缩气体等。在以下描述中，出于说明目的描述了电动机，并且应当注意，当使用本公开的驱动方法和系统时，可以使用任何其他类型的致动器来致动叶片以移动。

在一些实施例中，放射线输送设备110可以进一步包括一个或以上位置检测设备(图1中未示出)。位置检测设备可以被配置为直接或间接地检测叶片的当前位置和/或叶片的当前速度。在一些实施例中，位置检测设备可以检测叶片的位移，并且可以基于叶片的位移和叶片的初始位置以及相应的叶片的当前速度来确定叶片的当前位置。因此，可以基于叶片的位移和叶片运动的时间来确定叶片的流速。示例性位置检测设备可以包括磁位移传感器(例如，霍尔效应传感器)、光栅位移传感器、编码器(例如，安装在致动器(例如，马达、汽缸等)上的编码器)、电位计(例如，安装在电动机上的电位计)等或其任意组合。在一些实施例中，叶片可以具有对应的位置检测设备。

仅作为示例，磁位移传感器可以用于检测叶片的当前位置和/或当前速度。磁位移传感器可以包括磁性元件和/或对应于磁性元件的磁性传感器。在一些实施例中，磁性元件可以包括条形磁体。在一些实施例中，磁性传感器可以包括霍尔效应传感器。在一些实施例中，磁性元件可以设置在叶片上，而磁性传感器可以设置在MLC的壳体上(见图9-10)。可替代地，磁性传感器可以设置在叶片上，而磁性元件可以设置在MLC的壳体上。如果磁性元件与叶片一起并且相对于磁性传感器移动，则由磁性传感器感测到的磁场可以改变，并且可以由磁性传感器输出脉冲信号。在一些实施例中，可以基于由霍尔效应传感器输出的脉冲的数量(或计数)来确定叶片的位移，并且因此，可以如上所述确定叶片的位置和/或速度。

作为另一个示例，编码器可以用于检测叶片的当前位置和/或当前速度。在一些实施例中，编码器可以安装在致动器(例如，电动机)上，并检测致动器的转数(或计数)。可以基于致动器的转数(或计数)来确定叶片的位移，并且因此，可以如上所述确定叶片的位置和/或速度。

作为又一示例，电位计可以用于检测叶片的当前位置和/或当前速度。在一些实施例中，电位计可以安装在致动器(例如，电动机)上。如果致动器致动叶片以使其运动，则电位计可以输出与叶片的位移相对应的电阻或电压信号。可以基于电位计输出的电阻来确定叶片的位移，并且因此，可以如上所述确定叶片的位置和/或速度。

在一些实施例中，叶片可以具有两个对应的位置检测设备。例如，叶片可以具有磁位移传感器和电位计。由两个位置检测设备检测到的叶片的位移可用于确定与检测到的位置有关的位置反馈是否异常(即，编码器是否异常)。

在一些实施例中，叶片的当前位置和/或叶片的当前速度可以被传送到处理设备140(例如，控制信号生成模块406)以生成控制信号。在一些实施例中，叶片的当前位置可以用作输入到位置控制回路(例如，图8中的位置回路808)的位置反馈信号。在一些实施例中，叶片的当前速度可用作输入到速度控制回路(例如，图8中的速度回路810)的速度反馈信号。关于控制信号的生成的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图8及其描述)。在一些实施例中，叶片的当前位置和/或叶片的当前速度可以进一步被发送到终端130以进行显示。

在一些实施例中，待治疗或扫描的对象(也被称为成像对象)可以包括身体、物质等或其任何组合。在一些实施例中，对象可以包括身体的特定部分，例如头部、胸部、腹部等，或其任意组合。在一些实施例中，对象可以包括特定器官，例如乳房、食道、气管、支气管、胃、胆囊、小肠、结肠、膀胱、输尿管、子宫、输卵管等。

网络120可以包括促进放射治疗系统100的信息和/或数据的交换的任何合适的网络。在一些实施例中，放射治疗系统100的一个或以上组件(例如，放射线输送设备110、终端130、处理设备140、存储设备150等)可以通过网络120与放射治疗系统100的一个或以上其他部件传输信息和/或数据。例如，处理设备140可以经由网络120从终端130获得用户指令。在一些实施例中，MLC的控制设备和下位计算机可以经由外围组件快速互连(PCI-E)电缆连接。在一些实施例中，处理设备140可以用作下位计算机，并且处理设备140可以直接经由PCI-E电缆获得与MLC的叶片相对应的数据。网络120可以是和/或包括公共网络(例如，互联网)、专用网络(例如，局域网(LAN)、广域网(WAN)等)、有线网络(例如，以太网)、无线网络(例如802.11网络、Wi-Fi网络等)、蜂窝网络(例如长期演进(LTE)网络)、帧中继网络、虚拟专用网络(“VPN”)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、交换机、服务器计算机和/或其任意组合。仅作为示例，网络120可以包括电缆网络、有线网络、光纤网络、电信网络、内联网、无线局域网(WLAN)、城域网(MAN)、公共电话交换网(PSTN)、蓝牙TM网络、ZigBeeTM网络、近场通信(NFC)网络等，或其任意组合。在一些实施例中，网络120可以包括一个或以上网络接入点。例如，网络120可以包括有线和/或无线网络接入点，诸如基站和/或互联网交换点，放射治疗系统100的一个或以上组件可以通过有线和/或无线接入点连接到网络120以交换数据和/或信息。

终端130可以促成用户与放射治疗系统100之间的交互。终端130可以包括移动设备131、平板计算机132、膝上型计算机133等，或其任意组合。在一些实施例中，移动设备131可以包括智能家居设备、可穿戴设备、移动设备、虚拟现实设备、增强现实设备等，或其任意组合。仅作为示例，终端130可以包括如图3所示的移动设备。在一些实施例中，智能家居设备可以包括智能照明设备、智能电器控制设备、智能监控设备、智能电视、智能摄像机、对讲机等，或其任意组合。在一些实施例中，可穿戴设备可以包括手镯、鞋袜、眼镜、头盔、手表、衣物、背包、智能配件等，或其任意组合。在一些实施例中，移动设备可以包括移动电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备、销售点(POS)设备、膝上型计算机、平板计算、台式计算机等，或其任意组合。在一些实施例中，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实眼罩、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实眼罩等，或其任意组合。例如，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括GoogleGlass^TM，OculusRift^TM，Hololens^TM，GearVR^TM等。在一些实施例中，一个或以上终端130可以是处理设备140的一部分。在一些实施例中，一个或以上终端130可以远程地操作放射线输送设备110。在一些实施例中，一个或以上终端130可以经由无线连接来操作放射线输送设备110。在一些实施例中，一个或以上终端130可以接收用户输入的信息和/或指令，并且经由网络120将接收到的信息和/或指令发送到放射线输送设备110或处理设备140。在一些实施例中，一个或以上终端130可以从处理设备140接收数据和/或信息。在一些实施例中，一个或以上终端130可以是处理设备140的一部分。在一些实施例中，可以省略终端130。在一些实施例中，一个或以上终端130可以包括控制手柄、控制箱、控制台等。

处理设备140可以处理从放射线输送设备110、终端130和/或存储设备150获得的数据和/或信息。例如，处理设备140可以获取叶片的目标位置。作为另一示例，处理设备140可以识别叶片的当前位置。作为又一个示例，处理设备140可以基于叶片的目标位置和叶片的当前位置，生成第一控制信号。作为又一个示例，处理设备140可以基于叶片的目标速度、叶片的目标加速度和叶片的当前角度中的至少一个，生成第二控制信号。作为又一示例，处理设备140可以基于(例如，通过求和)第一控制信号和第二控制信号，生成第三控制信号。作为又一示例，处理设备140可通过将第三控制信号提供给驱动电路，使驱动电路产生驱动信号，以驱动叶片朝目标位置移动。

在一些实施例中，处理设备140可以是计算机、用户控制台、单个服务器或服务器组等。服务器组可以是集中式或分布式的。在一些实施例中，处理设备140可以是本地的或远程的。例如，处理设备140可以经由网络120访问存储在放射线输送设备110、终端130和/或存储设备150中的信息和/或数据。作为另一示例，处理设备140可以直接连接至放射线输送设备110、终端130和/或存储设备150以访问所存储的信息和/或数据。在一些实施例中，处理设备140可以在云平台上实现。仅作为示例，该云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、内部云、多层云等或其任意组合。在一些实施例中，处理设备140可以由具有如图2所示的一个或以上组件的计算设备200来实现。

在一些实施例中，放射治疗系统100的组件(例如，放射线输送设备110、终端130、处理设备140)可以在治疗过程中彼此通信。例如，在处理过程之前，终端130可以向处理设备140发送与叶片的目标位置有关的指令或信息。处理设备140可以基于目标位置来确定预设速度和/或预设加速度，和/或存储预设速度和/或预设加速度。作为另一示例，在治疗过程之前，预设速度和/或预设加速度可以由终端130确定，和/或存储在终端130中。替代地，终端130可以将预设速度和/或预设加速度发送到处理设备140，并且预设速度和/或预设加速度可以存储在处理设备140中。作为另一示例，在治疗过程中，处理设备140可以从终端130获得预设速度和/或预设加速度。作为又一示例，在治疗过程中，放射线输送设备110可将叶片的当前位置和/或当前速度传送至处理设备140，处理设备140可基于预设速度、预设加速度、当前位置和/或当前速度驱动叶片移动。作为又一示例，处理设备140可以将叶片的当前位置和/或当前速度发送到终端130以进行显示。

存储设备150可以存储数据、指令和/或任何其他信息。在一些实施例中，存储设备150可以存储从放射线输送设备110、终端130和/或处理设备140获得的数据。例如，存储设备150可以存储治疗计划、与轨迹生成有关的参数、与运动控制有关的参数(例如，与反馈控制和/或前馈控制有关的参数(例如，控制系统的一个或以上增益))、与叶片的运动状态有关的参数(例如重力、摩擦、速度、加速度、目标位置、当前位置等)等。在一些实施例中，存储设备150可以存储数据和/或处理设备140可以执行或用来执行本公开中描述的示例性方法的指令。在一些实施例中，存储设备150可以包括大容量存储设备、可移动存储设备、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等或其任意组合。示例性大容量存储设备可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。示例性可移动存储设备可包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、zip磁盘、磁带等。示例性易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。示例性RAM可包括动态随机存取存储器(DRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDRSDRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、晶闸管随机存取存储器(T-RAM)和零电容随机存取存储器(Z-RAM)等。示例性ROM可以包括掩模ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、光盘ROM(CD-ROM)和数字多功能盘ROM等在一些实施例中，所述存储设备150可以在云平台上实现。仅作为示例，该云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、内部云、多层云等或其任意组合。

在一些实施例中，存储设备150可以连接到网络120以与放射治疗系统100中的一个或以上其他组件(例如，处理设备140、终端130等)通信。放射治疗系统100中的一个或以上组件可以经由网络120访问存储在存储设备150中的数据或指令。在一些实施例中，存储设备150可以直接连接到放射治疗系统100中的一个或多个其他组件或与之通信(例如，处理设备140、终端130等)。在一些实施例中，存储设备150可以是处理设备140的一部分。在一些实施例中，处理设备140可以经由网络120或在处理设备140的后端连接到放射线输送设备110或与放射线输送设备110通信。

图2示出了根据本公开的一些实施例的可以在其上实现处理设备140的示例性计算设备的示例性硬件和/或软件组件的示意图。如图2所示，计算设备200可以包括处理器210、存储器220、输入/输出(I/O)230和通信端口240。

处理器210可以根据本公开描述的技术执行计算机指令(例如，程序代码)并执行处理设备140的功能。计算机指令可以包括例如例程、程序、对象、组件、数据结构、过程、模块和功能，其执行本公开所述的特定功能。例如，处理器210可以处理从放射线输送设备110、终端130、存储设备150和/或放射治疗系统100的任何其他组件获得的数据。在一些实施例中，处理器210可以基于与治疗计划有关的信息来确定叶片的预设位置。可以从与放射治疗系统100相关联的治疗计划系统(TPS)获得治疗计划。与治疗计划有关的信息可以包括代表要治疗或成像的对象的内部解剖学信息的术前医学图像。在一些实施例中，处理器210可以基于预设位置来执行轨迹生成。在一些实施例中，处理器210可以基于所生成的轨迹执行运动控制。在一些实施例中，处理器210可以包括一个或以上硬件处理器，例如微控制器、微处理器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、专用指令集处理器(ASIP)、中央处理单元(CPU)、图像处理单元(GPU)、物理处理单元(PPU)、微控制器单元，数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、高级RISC机器(ARM)、可编程逻辑设备(PLD)、能够执行一个或以上功能的任何电路或处理器等，或其任意组合。

仅仅为了说明，在计算设备200中仅描述了一个处理器。然而，应注意，本公开中的计算设备200还可以包括多个处理器，因此，如本公开中所述的由一个处理器执行的操作和/或方法步骤也可以由多个处理器联合或分开地执行。例如，如果在本公开中，计算设备200的处理器同时执行操作A和操作B，则应当理解，操作A和操作B也可以由计算设备200中的两个或更多个不同的处理器联合或分别执行(例如，第一处理器执行操作A，第二处理器执行操作B，或者第一处理器和第二处理器共同执行操作A和B)。

存储器220可以存储从放射线输送设备110、终端130、存储设备150和/或放射治疗系统100的任何其他组件获得的数据/信息。在一些实施例中，存储器220可以包括大容量存储装置、可移动存储设备、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等或其任意组合。例如，大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。可移动存储设备可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、zip磁盘、磁带等。易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。RAM可以包括动态RAM(DRAM)、双倍速率同步动态RAM(DDRSDRAM)、静态RAM(SRAM)、晶闸管RAM(T-RAM)和零电容器RAM(Z-RAM)等。ROM可以包括掩模ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、光盘ROM(CD-ROM)和数字多功能盘ROM等在一些实施例中，存储器220可以存储一个或以上程序和/或指令以执行本公开中描述的示例性方法。例如，存储器220可以存储用于驱动MLC的叶片的程序。

I/O 230可以输入和/或输出信号、数据、信息等。在一些实施例中，I/O 230可以使用户能够与处理设备140交互。在一些实施例中，I/O 230可以包括输入设备和输出设备。输入设备的示例可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风等，或其组合。输出设备的示例可以包括显示设备、扬声器、打印机、投影仪等，或其组合。显示设备的示例可以包括液晶显示器(LCD)、基于发光二极管(LED)的显示器、平板显示器、曲面屏幕、电视设备、阴极射线管(CRT)、触摸屏屏幕等，或其组合。

通信端口240可以连接到网络(例如，网络120)以促进数据通信。通信端口240可以在处理设备140与放射线输送设备110、终端130和/或存储设备150之间建立连接。该连接可以是有线连接，无线连接，可以实现数据发送和/或接收的任何其他通信连接，和/或这些连接的任意组合。有线连接可以包括例如电缆、光缆、电话线等，或其任意组合。无线连接可以包括例如蓝牙^TM连接、Wi-Fi^TM连接、WiMax^TM连接、WLAN连接、ZigBee连接、移动网络连接(例如3G，4G，5G等)等，或其组合。在一些实施例中，通信端口240可以是和/或包括标准化通信端口，例如RS232、RS485等。在一些实施例中，通信端口240可以是专门设计的通信端口。例如，可以根据数字成像和医学通信(DICOM)协议来设计通信端口240。

图3示出了根据本公开的一些实施例的可以在其上实现终端130的示例性移动设备300的示例性硬件和/或软件组件的示意图。如图3所示，移动设备300可以包括通信平台310、显示器320、图像处理单元(GPU)330、中央处理单元(CPU)340、I/O350、内存360和存储器390。在一些实施例中，任何其他合适的组件，包括但不限于系统总线或控制器(未示出)，也可包括在移动设备300内。在一些实施例中，移动操作系统370(例如，iOS^TM、Android^TM、WindowsPhone^TM等)和一个或以上应用程序380可以从存储器390加载到内存360中以便由CPU 340执行。应用程序380可以包括浏览器或任何其他合适的移动应用程序，用于从处理设备140接收和渲染与图像处理有关的信息或其他信息。可以通过I/O 350来实现与信息流的用户交互，并通过网络120将其提供给处理设备140和/或放射治疗系统100的其他组件。在一些实施例中，用户可以经由移动设备300将参数输入到放射治疗系统100。

为了实现上述各种模块、单元及其功能，计算机硬件平台可以用作一个或以上元件(例如，图1中描述的放射治疗系统100的处理设备140和/或其他组件)的硬件平台。由于这些硬件元素，操作系统和程序语言是通用的；可以假设，本领域技术人员可以熟悉这些技术，并且他们可以根据本公开中描述的技术提供成像中所需的信息。具有用户界面的计算机可以用作个人计算机(PC)或其他类型的工作站或终端设备。经过正确编程后，可以将具有用户界面的计算机用作服务器。可以认为，本领域技术人员也可以熟悉这种类型的计算设备的结构、程序或一般操作。

图4示出了根据本公开的一些实施例的示例性处理设备的框图。处理设备140可以包括获取模块402、识别模块404、控制信号生成模块406、驱动信号生成模块408、传输模块410和控制模块412。

获取模块402可以获取与放射治疗系统100有关的信息。例如，获取模块402可以获取叶片的目标位置。在一些实施例中，可以从存储设备150或外部数据源获取叶片的目标位置。在一些实施例中，获取模块402可以获取叶片的目标加速度、叶片的目标速度、叶片的当前位置、叶片的当前速度和/或叶片的当前角度。获取模块402的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图5和图7及其描述)。

识别模块404可以识别与叶片有关的一个或以上当前状态。例如，识别模块404可以识别叶片的当前位置。作为另一示例，识别模块404可以识别叶片的当前速度(参见图8所示的速度反馈信号)。识别模块404的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图5-6及其描述)。

控制信号生成模块406可以生成用于驱动叶片移动的一个或以上控制信号。例如，控制信号生成模块406可以生成第一控制信号。作为另一示例，控制信号生成模块406可以生成第二控制信号。作为另一示例，控制信号生成模块406可以基于第一控制信号和/或第二控制信号，生成第三控制信号。在一些实施例中，控制信号生成模块406可以确定叶片的目标位置和叶片的当前位置之间的第一差异。在一些实施例中，控制信号生成模块406可以通过输入第一差异来生成位置控制回路的输出信号。在一些实施例中，控制信号生成模块406可以确定位置控制回路的输出信号与叶片的当前速度之间的第二差异。在一些实施例中，控制信号生成模块406可以生成第二控制信号的第一分量。第二控制信号的第一分量可以是加速度前馈控制信号。在一些实施例中，控制信号生成模块406可以生成第二控制信号的第二分量。第二控制信号的第二分量可以是摩擦前馈控制信号。在一些实施例中，控制信号生成模块406可以生成第二控制信号的第三分量。第二控制信号的第三分量可以是重力前馈控制信号。在一些实施例中，控制信号生成模块406可以基于第一分量、第二分量和/或第三分量来生成第二控制信号。在一些实施例中，控制信号生成模块406可以生成第三控制信号(即，补偿后的控制信号)。可以在本公开的其他地方找到控制信号生成模块406的更多描述(例如，图5-8及其描述)。

驱动信号生成模块408可以使驱动电路生成驱动信号。驱动信号生成模块408的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图5中的操作512及其描述)。

传输模块410可以将第三控制信号提供或发送到驱动电路。传输模块410的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图5中的操作512及其描述)。

控制模块412可以控制叶片朝向目标位置的运动。控制模块412的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图5中的操作512及其描述)。

应当注意，仅出于说明的目的而提供了对处理设备140的以上描述，并不用于限定本公开的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本公开的描述，做出各种各样的变化和修改。然而，这些变化和修改不脱离本公开的范围。例如，获取模块402和识别模块404可以集成到单个模块中。

图5示出了根据本公开的一些实施例的用于驱动多叶准直器(MLC)的叶片的示例性过程的流程图。在一些实施例中，过程500的至少一部分可以由处理设备140执行(例如，在图2所示的计算设备200中实现)。例如，过程500可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备(例如，存储设备150、存储器220、存储器390)中，并由处理设备140(例如，图2所示的处理器210，图3所示的CPU340或图4所示的处理设备140中的一个或以上单元)调用和/或执行。以下所示过程的操作仅出于说明的目的。在一些实施例中，过程500可以利用一个或以上未描述的附加操作和/或没有所讨论的一个或以上操作来完成。另外，图5中示出的和下面描述的过程500的操作的顺序并非旨在限定。

在一些实施例中，过程500可以在放射治疗计划过程和/或轨迹产生过程之后执行。在一些实施例中，在治疗计划过程中，可以考虑诸如机架速度、叶片速度、剂量率等之类的参数以及一个或以上参数的极限。在治疗计划过程之后，可以确定至少两个离散的控制点。控制点可以识别叶片的目标位置。轨迹生成过程可以生成两个控制点之间的叶片运动的轨迹，并指定两个控制点之间的叶片随时间的速度变化(即，速度分布)(和/或加速度随时间的变化(即，加速度分布))。在一些实施例中，可以基于梯形速度模型、双倍速度模型等来执行轨迹生成。可以在2016年6月14日提交的标题为“UNIFIED TRACETORY GENERATIONPROCESS AND SYSTEM”的美国专利申请No.15/182,080中找到轨迹生成过程的更多描述，其内容通过引用结合于此。可以根据本领域普通技术人员已知的任何方法来执行治疗计划过程和轨迹生成过程。因此，可以在放射线治疗计划过程和轨迹生成过程之后确定叶片的一个或以上目标位置(即，位置分布)、一个或以上预设速度、一个或以上预设加速度。在一些实施例中，目标位置(即位置分布)、预设速度(即速度分布)和/或预设加速度(即加速度分布)可以存储在存储设备150中以供进一步使用。在一些实施例中，可以基于叶片的目标位置、预设速度和/或预设加速度在放射治疗过程中实时执行过程500。应当注意，尽管过程500仅示出了一个叶片的驱动过程，但是可以类似地驱动MLC中的其他叶片。

在502中，可以获取叶片的目标位置。叶片的目标位置可以由处理设备140(例如，获取模块402)或终端130(例如，CPU340)来获取。在一些实施例中，叶片的目标位置可以包括叶片在控制点处的期望位置。在一些实施例中，叶片的目标位置可以包括叶片在两个控制点之间的期望位置。在一些实施例中，可以在放射治疗计划过程和/或轨迹生成过程中预定叶片的至少两个目标位置。例如，在一些实施例中，可以在轨迹生成之后获得示出位置(控制点或目标位置之间)随时间变化的位置轮廓，并且可以根据位置轮廓确定与下一时间点相对应的叶片的目标位置。在一些实施例中，可以从存储设备150或外部数据源获取叶片的目标位置。应当注意，尽管过程500仅示出了一个目标位置，但是可以类似地确定叶片向其他目标位置的移动；可以类似地确定MLC的至少两个叶片中的每个叶片向不同目标位置的移动。

在504中，可以识别叶片的当前位置。叶片的当前位置可以由处理设备140(例如，识别模块404)来识别。在一些实施例中，叶片的当前位置可以指的是在处理过程中在当前时间点的叶片的实际位置。在一些实施例中，可以通过位置检测设备(例如，位移传感器、霍尔效应传感器、编码器、电位计等)来检测叶片的当前位置。在一些实施例中，位置检测设备可以检测与叶片的当前位置和/或当前速度相关联的信号。在一些实施例中，位置检测设备或放射线输送设备110的其他部件可以进一步处理信号，和/或识别叶片的当前位置和/或当前速度。在一些实施例中，放射线输送设备110可以将叶片的当前位置传输到处理设备140。在一些实施例中，放射线输送设备110可以将与叶片的当前位置和/或当前速度相关联的信号传输到处理设备140，并且处理设备140可以进一步处理信号，和/或识别叶片的当前位置。位置检测设备的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图1及其描述)。

在506中，可以基于叶片的目标位置和叶片的当前位置，生成第一控制信号。在一些实施例中，第一控制信号可以由处理设备140(例如，控制信号生成模块406)生成。在一些实施例中，第一控制信号可以配置为控制叶片速度(即叶片的运动速度)。在一些实施例中，第一控制信号可以是脉冲宽度调制(PWM)信号的形式(参见图8所示的第一PWM信号812)。PWM信号可以是使用数字源(例如，数字信号)产生模拟信号的方式。PWM信号可能包括两个定义其行为的主要成分：占空比和频率。占空比可以将控制信号处于高(即，导通)状态的时间量描述为完成一个周期所花费的总时间的百分比。频率可以确定PWM完成一个周期的速度(例如1000Hz可能对应于每秒1000个周期)，因此可以确定其在高状态和低状态之间切换的速度。在一些实施例中，处理设备140可以调节PWM信号的占空比以实现不同的叶片速度。

在一些实施例中，可以通过闭环反馈控制来生成第一控制信号，因此，第一控制信号可以是反馈控制信号。在一些实施例中，可以基于叶片的目标位置与叶片的当前位置之间的差异来生成反馈控制信号。在一些实施例中，可以通过将叶片的目标位置与叶片的当前位置之间的差异输入到一个或以上控制回路来生成反馈控制信号。示例性控制回路可以包括位置回路(参见图8中的808)、速度回路(参见图8中的810)等，或其任意组合。关于第一控制信号的生成的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图6和图8及其描述)。

在508中，可以基于叶片的目标速度、叶片的目标加速度和/或叶片的当前角度来生成第二控制信号。在一些实施例中，第二控制信号可以由处理设备140(例如，控制信号生成模块406)生成。在一些实施例中，第二控制信号可以配置为补偿第一控制信号以便更有效精确地控制叶片速度。在一些实施例中，第二控制信号也可以是脉冲宽度调制(PWM)信号的形式(参见图8所示的第二PWM信号814)。

在一些实施例中，可以通过前馈控制来生成第二控制信号，因此，第二控制信号可以是前馈控制信号。在一些实施例中，可以基于与叶片的目标加速度相关联的第一分量、与叶片的目标速度和/或叶片当前角度相关联的第二分量、和/或与叶片当前角度关联的第三分量，生成前馈控制信号。在一些实施例中，第一分量可以是加速度前馈控制信号，该加速度前馈控制信号配置为减小或消除加速和/或减速对叶片运动的影响。第二分量可以是摩擦前馈控制信号，该摩擦前馈控制信号配置为减小或消除摩擦(例如，滑动摩擦和/或粘性摩擦(参见图7和9-11))对叶片运动的影响。第三分量可以是重力前馈控制信号，该重力前馈控制信号配置为减小或消除机架(或MLC)旋转期间重力条件的变化对叶片运动的影响。第二控制信号的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图7-11及其描述)。

在一些实施例中，叶片的目标速度可以包括与轨迹中紧接当前时间点(或当前控制点)之后的下一时间点(或下一控制点)相对应的叶片的期望速度。在一些实施例中，可以基于在轨迹生成过程中获得的速度轮廓来确定叶片的目标速度。在一些实施例中，叶片的目标加速度可以包括与两个控制点之间的轨迹中的当前时间点的下一个时间点相对应的叶片的期望加速度。在一些实施例中，可以基于在轨迹生成过程中获得的加速度轮廓来确定叶片的目标加速度。

在一些实施例中，在当前时间点的叶片的当前角度可以指的是在处理过程期间在当前时间点(例如，相对于水平面)的叶片的实际角度。在一些实施例中，将MLC安装在准直器上，并且将准直器安装在放射线输送设备110的机架上，MLC的当前角度可以根据准直器相对于预定参考角(例如，0°)的当前角度和机架相对于预定参考角(例如，0°)的当前角度来确定。在一些实施例中，当机架的部件(例如，准直器)沿着旋转轨迹最接近机架的最高点时，机架的预定参考角(例如，0°)可以对应于机架的位置。在一些实施例中，准直器的预定参考角(例如，0°)可以对应于准直器最接近机架的最前端时的准直器的位置。在一些实施例中，可以根据以下等式确定在当前时间点的叶片的当前角度：

sin(α)＝sin(β)*cos(θ), (1)

其中，α指叶片在当前时间点的当前角度，β指在当前时间点的机架相对于机架的预定参考角(例如0°)的当前角度，θ指在当前时间点的准直器相对于准直器的预定参考角(例如0°)的当前角度。在一些实施例中，可以在由国际电子技术委员会(IEC)指定的坐标系中描述在当前时间点的叶片的当前角度、机架的当前角度和/或准直器的当前角度。在一些实施例中，可以从与机架和/或准直器相关联的控制系统获得在当前时间点的机架的当前角度和/或准直器的当前角度。在一些实施例中，可以通过角度检测设备(例如，与机架和/或准直器相关联的一个或以上角度传感器)来确定在当前时间点的机架的当前角度和/或准直器的当前角度。

根据等式(1)，如果准直器在当前时间点的当前角度为0°，而机架在当前时间点的当前角度为90°，则叶片在当前时间点的当前角度可以确定为90°。如果准直器在当前时间点的当前角度为90°，而机架在当前时间点的当前角度为0°，则叶片在当前时间点的当前角度可以确定为0°。如果准直器在当前时间点的当前角度是45°，而机架在当前时间点的当前角度是45°，则叶片在当前时间点的当前角度可以确定为30°。关于叶片的当前角度的确定的更多描述可以在2018年8月22日提交的题为“用于补偿多叶光栅的位置误差的方法和系统”的中国专利申请No.201810960823.7中找到，其内容通过引用并入本文。

在510中，可以基于第一控制信号和第二控制信号，生成第三控制信号。第三控制信号可以由处理设备140(例如，控制信号生成模块406)生成。在一些实施例中，可以基于由第二控制信号补偿的第一控制信号来生成第三控制信号。第三控制信号可以更精确和有效地控制叶片速度。在一些实施例中，第三控制信号可以是脉冲宽度调制(PWM)信号的形式(参见图8所示的补偿PWM信号816)。第三控制信号的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图8及其描述)。

在512中，可以通过将第三控制信号提供给驱动电路，使驱动电路生成驱动信号。根据驱动信号，使叶片朝目标位置移动。在一些实施例中，处理设备140(例如，驱动信号生成模块408)可以将第三信号提供给驱动电路，使得驱动电路可以相应地生成驱动信号。在一些实施例中，驱动电路可以安装在放射线输送设备(例如，放射线输送设备110)上和/或与放射线输送设备通信。在一些实施例中，驱动电路可以包括一个或以上驱动芯片。在一些实施例中，驱动信号可以包括由驱动芯片产生的电流。在一些实施例中，叶片向目标位置的运动可以由处理设备140(例如，控制模块412)通过驱动电路来控制。

仅作为示例，在一些实施例中，第三控制信号可以被提供或发送(例如，由处理设备140(例如，传输模块410))至驱动电路。在一些实施例中，响应于第三控制信号，驱动电路可以产生驱动信号以控制叶片朝向目标位置移动。因此，可以控制叶片(基本上)以叶片的目标加速度和叶片的目标速度运动，并接近叶片的目标位置。如果将电动机用作致动器，则可以根据驱动信号来调节电动机的方向和旋转速度，以使叶片朝目标位置移动。

应当注意的是，上述有关过程500的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本公开的适用范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本公开的描述，做出各种各样的变化和修改。然而，这些变化和修改不脱离本公开的范围。例如，操作502和504可以被集成为单个操作。在一些实施例中，控制信号生成模块406可以获取叶片的目标位置，并且识别叶片的当前位置。

图6示出了根据本公开的一些实施例的用于产生反馈控制信号的示例性过程的流程图。在一些实施例中，过程600的至少一部分可以由处理设备140(例如，在图2所示的计算设备200中实现)执行。例如，过程600可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备(例如，存储设备150、存储器220、存储器390)中，并由处理设备140(例如，图2所示的处理器210、图3所示的CPU 340或图4所示的处理设备140中的一个或以上单元)调用和/或执行。以下所示过程的操作仅出于说明的目的。在一些实施例中，过程600可以利用一个或以上未描述的附加操作和/或没有讨论的一个或以上操作来完成。另外，图6中所示和下面描述的过程600的操作的顺序并非旨在限定。在一些实施例中，可以根据过程600来执行图5所示的操作506。

在602中，可以确定叶片的目标位置(例如，在502中获取的叶片的目标位置)与叶片的当前位置(例如，在504中识别出的叶片的当前位置)之间的第一差异。在一些实施例中，叶片的目标位置与叶片的当前位置之间的第一差异可以由处理设备140(例如，控制信号生成模块406)确定。目标位置和当前位置的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图5中的操作502和504及其描述)。在一些实施例中，可以基于叶片的当前位置(参见图8中所示的位置反馈信号)与目标位置(参见图8中的位置反馈信号)之间的差异来确定第一差异(参见图8中的第一差异信号818)。

在604中，可以通过将第一差异输入到位置控制回路来生成位置控制回路(例如，图8所示的位置回路808)的输出信号。在一些实施例中，位置控制回路的输出信号可以由处理设备140(例如，控制信号生成模块406)生成。

在一些实施例中，位置控制回路可以接收叶片的目标位置和叶片的当前位置作为输入(或者直接接收第一差异作为输入)，并且生成速度命令信号作为输出。具体地，在一些实施例中，可以通过位置比例增益来处理(例如，获得或放大)第一差异，以生成速度命令信号。

在一些实施例中，位置控制回路可以接收叶片的目标位置、叶片的当前位置和/或叶片的获得的目标速度作为输入，并生成速度命令信号作为输出。具体地，可以通过位置比例增益来处理(例如，放大或获得)第一差异，并且可以通过将获得的第一差异与获得的目标速度相加来生成速度命令。即，在一些实施例中，可以使用位置控制回路在速度指令信号的产生中引入前馈速度控制。位置控制回路的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图8及其描述)。

在606中，可以识别叶片的当前速度(参见图8所示的速度反馈信号)。叶片的当前速度可以由处理设备140(例如，识别模块404)识别。在一些实施例中，在当前时间点的叶片的当前速度可以指在处理过程期间在当前时间点的叶片的实际速度。在一些实施例中，可以通过位置检测设备(例如，霍尔效应传感器、编码器、电位计等)来检测叶片的当前速度。在一些实施例中，位置检测设备可以检测与叶片的当前位置和/或当前速度相关联的信号。在一些实施例中，放射线输送设备110的位置检测手柄或其他部件可以进一步处理信号，和/或识别叶片的当前位置和/或当前速度。在一些实施例中，放射线输送设备110可以将叶片的当前速度传输到处理设备140。在一些实施例中，放射线输送设备110可以将与叶片的当前位置和/或当前速度相关联的信号传输到处理设备140，并且处理设备140可以进一步处理信号，和/或识别叶片的当前速度。位置检测设备的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图1及其描述)。

在608中，可以确定位置控制回路的输出信号与叶片的当前速度之间的第二差异。在一些实施例中，位置控制回路的输出信号与叶片的当前速度之间的第二差异可以由处理设备140(例如，控制信号生成模块406)确定。在一些实施例中，可以基于叶片的当前速度(参见图8所示的速度反馈信号)与位置控制回路的输出信号(参见图8中所示的速度命令信号)之间的差异来确定第二差异(参见图8中的第二差异信号820)。

在610中，可以通过将第二差异输入到速度控制回路(例如，图8中的速度回路810)来生成第一控制信号。在一些实施例中，第一控制信号可以由处理设备140(例如，控制信号生成模块406)生成。在一些实施例中，速度控制回路可接收位置控制回路的输出信号和当前速度作为输入(或直接接收第二差异作为输入)，并生成第一控制信号(参见图8中所示的第一PWM信号812)。速度控制回路的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图8及其描述)。

应当注意，仅出于说明的目的而提供了对过程600的以上描述，而无意于限定本公开的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本公开的描述，做出各种各样的变化和修改。然而，这些变化和修改不脱离本公开的范围。例如，操作606和608可以集成为单个操作。

图7示出了根据本公开的一些实施方式的用于产生前馈控制信号的示例性过程的流程图。在一些实施例中，过程700的至少一部分可以由处理设备140执行(例如，在图2所示的计算设备200中实现)。例如，过程700可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备(例如，存储设备150、存储器220、存储器390)中，并且由处理设备140(例如，图2所示的处理器210、图3所示的CPU 340或图4所示的处理设备140中的一个或以上单元)调用和/或执行。以下所示过程的操作仅出于说明的目的。在一些实施例中，过程700可以用一个或以上未描述的附加操作和/或没有讨论的一个或以上操作来完成。另外，图7中所示和以下描述的过程700的操作的顺序并非旨在限定。在一些实施例中，可以根据过程700来执行图5所示的操作508。

在702中，可以获取叶片的目标加速度。在一些实施例中，叶片的目标加速度可以由处理设备140(例如，获取模块402)获取。在一些实施例中，可以从存储设备150或外部数据源获得叶片的目标加速度。叶片的目标加速度的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图5及其描述)。

在704中，可以基于叶片的目标加速度和/或第一增益，生成第二控制信号的第一分量。在一些实施例中，第二控制信号的第一分量可以由处理设备140(例如，控制信号生成模块406)生成。

在一些实施例中，第二控制信号的第一分量可以是加速度前馈控制信号。在一些实施例中，加速度前馈控制信号可以配置为补偿目标加速度与叶片的当前加速度之间的加速度误差(即，目标加速度与叶片的当前加速度之间的差)，并且消除(或减小)加速度滞后。在一些实施例中，加速度前馈控制信号可以与叶片的目标加速度和与加速度前馈控制相对应的第一增益(即，加速度前馈增益)有关。在一些实施例中，加速度前馈控制信号可以根据等式(2)生成，如下所示：

AccelerationFF＝Ka*ref_a, (2)

其中，AccelerationFF指加速度前馈控制信号(即第二控制信号的第一分量)，Ka指对应于加速度前馈控制的第一增益，ref_a指叶片的目标加速度。在一些实施例中，Ka可能涉及叶片的质量和/或驱动电路的一个或以上特性。驱动电路的特性可以包括驱动功率(例如，驱动电压)、驱动电路(例如，驱动电路的阻抗、驱动电路的电子组件的一个或以上参数等)和/或驱动电机的一个或以上特性。在一些实施例中，Ka可以根据一个或以上实验测试来预定。

在示例性实验测试中，机架定位在初始角度0°。在一些实施例中，如果准直器的角度(例如，MLC的壳体的角度)是90°，或者机架的角度是0°，则叶片的初始角度(例如，相对于水平面)可以为0°。可以通过在至少两个第四控制信号作用下驱动叶片从静止状态和/或以叶片的初始角度移动来检测至少两个速度曲线。在一些实施例中，第四控制信号可以指用于驱动叶片从静止状态移动的PWM信号。在一些实施例中，第四控制信号可以由MLC的控制设备(例如，处理设备140)生成。操作员可以通过控制设备设置所需的PWM占空比。例如，操作员可以首先将PWM占空比设置为20％，以驱动叶片从静止状态移动。然后，PWM占空比可以增加20％多次(即40％，60％，80％，100％)，并用于驱动叶片再次从静止状态移动。每次PWM占空比增加20％时，就可以驱动叶片再次从静止状态移动。在至少两个第四控制信号的每一个作用下，可以获得速度曲线，并且可以通过计算速度曲线的导数来确定加速度。因此，可以基于至少两个速度曲线，生成加速度曲线，加速度曲线说明了至少两个加速度与所述至少两个第四控制信号之间的关系。在一些实施例中，可以将加速度曲线的斜率指定为第一增益(即，Ka)。在一些实施例中，可以基于最小二乘算法来确定加速度曲线的斜率。在一些实施例中，在确定第一增益时，可以不使用闭环反馈控制信号(例如，反馈控制信号)(或者将反馈控制信号设置为0)。

在706中，可以获取叶片的目标速度和/或叶片的当前角度。在一些实施例中，叶片的目标速度和/或叶片的当前角度可以由处理设备140(例如，获取模块402)获取。在一些实施例中，叶片的目标速度可以从存储设备150或外部数据源获取。在一些实施例中，可以基于准直器的当前角度和机架的当前角度来获取叶片的当前角度。叶片的目标速度和/或叶片的当前角度的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图5中的操作508及其描述)。

在708中，可以基于叶片的目标速度、叶片的当前角度、第二增益、第三增益和/或第四增益来生成第二控制信号的第二分量。在一些实施例中，第二控制信号的第二分量可以由处理设备140(例如，控制信号生成模块406)生成。

在一些实施例中，第二控制信号的第二分量可以是摩擦前馈控制信号。在一些实施例中，摩擦前馈控制信号可用于补偿位置误差和/或速度误差以消除(或减小)位置滞后和/或速度滞后。在一些实施例中，叶片运动中的摩擦可包括一个或以上滑动摩擦(见图9-10)、一个或以上粘性摩擦等。因此，摩擦前馈控制信号可以包括滑动摩擦前馈控制信号和/或粘性摩擦前馈控制信号。在一些实施例中，第二控制信号的第二分量可以通过将滑动摩擦前馈控制信号(例如，参见式(3))和粘性摩擦前馈控制信号(例如，参见式(5))相加来确定。

仅作为示例，参考等式(3)和(5)，可以确定叶片的当前角度的余弦乘以第二增益的第一乘积；可以确定叶片的当前角度的正弦乘以第三增益的第二乘积；可以确定第一乘积和第二乘积的和；可以根据叶片的目标速度的方向，调整和。和/或可以确定叶片的目标速度乘以第四增益的第三乘积；基于和与第三乘积，生成第二控制信号的第二分量。

在一些实施例中，滑动摩擦前馈控制信号可以涉及叶片的目标速度的方向、叶片的当前角度、与水平方向上的滑动摩擦前馈控制相对应的第二增益(即，滑动摩擦)，和/或对应于重力方向上的滑动摩擦前馈控制的第三增益(即，重力方向上的滑动摩擦前馈增益)。

在一些实施例中，滑动摩擦前馈控制信号可以根据等式(3)生成，如下所示：

其中，SlideFrictionFF表示滑动摩擦前馈控制信号，K_{sf_h}是指第二增益(即，水平方向上的滑动摩擦前馈增益)，

是指第三增益(即，重力方向上的滑动摩擦前馈增益)，sign(ref_v)是叶片的目标速度的方向，ref_v指的是叶片的目标速度，θ指的是叶片的当前角度，cosθ指的是叶片在水平方向上的压力系数(见图11)，sinθ指叶片在重力方向上的压力系数(见图11)。在一些实施例中，可以根据一个或以上实验测试来预定第二增益K_{sf_h}和/或第三增益

在示例性实验测试中，机架定位在初始角度0°。在一些实施例中，如果准直器的角度是90°，或者机架的角度是0°，则叶片的初始角度(例如，相对于水平面)可以是0°。通过增加(例如，从0到临界值)第四控制信号，可以驱动叶片从静止状态和/或以叶片的初始角度移动，因此，叶片可能会在具有临界值的第四控制信号作用下开始移动。临界值可以指阈值。如果第四控制信号超过阈值，则叶片可开始移动。在一些实施例中，第四控制信号可以由MLC的控制设备(例如，处理设备140)生成。操作员可以通过控制设备设置所需的PWM占空比。在一些实施例中，可以基于临界值确定第二增益K_{sf_h}。在一些实施例中，可以将临界值直接指定为第二增益K_{sf_h}。例如，如果临界值为60％，则可以确定K_{sf_h}为60％。在一些实施例中，临界值乘以系数(例如，小于1的系数(例如，0.9))可以被指定为第二增益K_{sf_h}。例如，如果临界值为60％，则可以确定K_{sf_h}为54％。在一些实施例中，在确定第二增益时，可以不使用闭环反馈控制信号(例如，反馈控制信号)(或者将反馈控制信号设置为0)。

在示例性实验测试中，机架定位在角度90°，并且准直器定位在0°初始角度。在一些实施例中，如果准直器的角度是0°，而机架的角度是90°，则叶片的初始角度(例如，相对于水平面)可以是90°。在一些实施例中，可以通过增加第四控制信号(例如，从0到第一临界值)来驱动叶片从静止状态和/或以叶片的初始角度向上运动，并且因此，叶片可以在具有第一临界值的第四控制信号作用下开始向上运动。在一些实施例中，可以通过增加第四控制信号(例如，从0到第二临界值)来驱动叶片从静止状态和/或以叶片的初始角度向下运动，并且因此，叶片可以在具有第二临界值的第四控制信号作用下开始向下运动。第一临界值可以指第一阈值。如果第四控制信号超过第一阈值，则叶片可以开始向上运动。第二临界值可以指第二阈值。如果第四控制信号超过第二阈值，则叶片可开始向下运动。在一些实施例中，可以基于第一临界值和第二临界值之间的差异来确定第三增益

如等式(4)所示：

K_{sf_v}＝(PWM₁-PWM₂)/2, (4)

其中，PWM₁指第一个临界值，PWM₂指第二个临界值。例如，如果第一临界值为80％，则第二临界值为30％，则K_{sf_v}可以确定为25％。在一些实施例中，在确定第三增益时，可以不使用闭环反馈控制信号(例如，反馈控制信号)(或者将反馈控制信号设置为0)。

在一些实施例中，粘性摩擦前馈控制信号可以涉及叶片的目标速度，和/或与粘性摩擦前馈控制相对应的第四增益(即，粘性摩擦前馈增益)。在一些实施例中，粘性摩擦前馈控制信号可以根据等式(5)生成，如下所示：

ViscousfrictionFF＝K_vf*ref_v, (5)

其中，ViscousfrictionFF指粘性摩擦前馈控制信号，K_vf指第四增益(即，粘性摩擦前馈增益)，ref_v指叶片的目标速度。在一些实施例中，可以根据一个或以上实验测试来预定第四增益K_vf。

在示例性实验测试中，机架定位在初始角度0°。在一些实施例中，如果准直器的角度是90°，或者机架的角度是0°，则叶片的初始角度(例如，相对于水平面)可以是0°。在一些实施例中，在至少两个第四控制信号作用下，可以检测叶片在稳态运动中和/或在叶片的初始角度下的至少两个速度。在一些实施例中，第四控制信号可以由MLC的控制设备(例如，处理设备140)生成。操作员可以通过控制设备设置所需的PWM占空比。在一些实施例中，生成速度曲线，速度曲线说明至少两个速度与至少两个第四控制信号之间的关系。在一些实施例中，速度曲线的斜率可以被指定为第四增益K_vf。在一些实施例中，可以基于最小二乘算法来确定速度曲线的斜率。在一些实施例中，在确定第四增益时，可以不使用闭环反馈控制信号(例如，反馈控制信号)(或者将反馈控制信号设置为0)。

在710中，可以基于叶片的当前角度和/或第五增益，生成第二控制信号的第三分量。在一些实施例中，第二控制信号的第三分量可以由处理设备140(例如，控制信号生成模块406)生成。在一些实施例中，第二控制信号的第三分量可以是重力前馈控制信号。在一些实施例中，重力前馈控制信号可以配置为减小或消除在机架(或MLC)旋转期间重力条件的改变对叶片运动的影响。在一些实施例中，第二控制信号的第三分量可以与叶片的当前角度有关，和/或与重力前馈控制相对应的第五增益(即重力前馈增益)有关。在一些实施例中，可以通过将叶片的当前角度的正弦乘以第五增益来生成重力前馈控制信号，如下所示：

GravityFF＝K_g*sinθ, (6)

其中，GravityFF指重力前馈控制信号，K_g指第五增益(即重力前馈增益)，θ指叶片的当前角度(见图11)。

在一些实施例中，可以根据与操作708中描述的那些类似的一个或以上实验测试来预定

K_g。例如，可以根据下面的等式(7)确定K_g：

K_g＝(PWM₁+PWM₂)/2, (7)

其中，PWM₁指操作708中描述的第一临界值，PWM₂指操作708中描述的第二临界值。例如，如果第一临界值为80％，第二临界值为30％，则K_g可以确定为55％。在一些实施例中，在确定第五增益时，可以不使用闭环反馈控制信号(例如，反馈控制信号)(或者将反馈控制信号设置为0)。

在712中，可以基于第一分量、第二分量和/或第三分量来生成第二控制信号。在一些实施例中，第二控制信号可以由处理设备140(例如，控制信号生成模块406)生成。在一些实施例中，第二控制信号可以基于第一分量、第二分量和/或第三分量的和来产生，如等式(8)所示：

TotalFF＝AccelerationFF+SlideFrictionFF+ViscousfrictionFF+GravityFF, (8)

其中，TotalFF指第二控制信号。

应当注意，仅出于说明的目的而提供了对过程700的以上描述，而无意于限定本公开的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本公开的描述，做出各种各样的变化和修改。然而，这些变化和修改不脱离本公开的范围。例如，过程700可以进一步包括用于获得第一增益、第二增益、第三增益、第四增益和第五增益的操作。在一些实施例中，可以省略关于第二控制信号的分量的产生的一个或以上操作。例如，可以省略操作704，并且可以基于第二分量和第三分量来确定第二控制信号。作为另一示例，可以省略操作708，并且可以基于第一分量和第三分量来确定第二控制信号。作为另一示例，可以省略操作710，并且可以基于第一分量和第二分量来确定第二控制信号。

图8示出了根据本公开的一些实施例的用于使用反馈控制和前馈控制来生成补偿的控制信号的示例性控制系统的框图。在一些实施例中，第三控制信号(即，补偿后的控制信号)可以由处理设备140(例如，控制信号生成模块406)生成。控制系统800可以包括反馈控制804和前馈控制806。反馈控制804可以生成第一PWM信号812。前馈控制806可以生成第二PWM信号814。可以基于第一PWM信号812和第二PWM信号814(例如，通过将第一PWM信号812和第二PWM信号814相加)来产生补偿的PWM信号816。

在一些实施例中，轨迹生成器802可基于在治疗计划过程中确定的一个或以上控制点(即，一个或以上目标位置)来生成MLC的叶片的轨迹。具体地，如图8所示，轨迹生成器802可以生成速度分布、位置分布和/或加速度分布。速度分布可以示出叶片的目标速度随时间的变化，并且叶片的目标速度可以与速度分布中的时间点处的速度相对应。位置分布可以示出叶片的目标位置随时间的变化，并且叶片的目标位置可以与速度分布中的时间点处的位置相对应。加速度分布可以示出叶片的目标加速度随时间的变化，并且叶片的目标加速度可以与速度分布中的时间点处的加速度相对应。在一些实施例中，可以从控制系统800中省略轨迹生成器802，并且因此，可以从存储设备150获得速度分布、位置分布和/或加速度分布。

在一些实施例中，反馈控制804可以使用比例积分微分(PID)控制技术来生成第一PWM信号812。反馈控制804可以包括位置回路808和速度回路810。在一些实施例中，位置回路808可以接收位置分布、位置反馈信号和/或获得的速度分布作为输入，并生成速度命令信号。具体地，可以基于位置分布和位置反馈信号(例如，通过从位置分布减去位置反馈信号)获得第一差异信号818。位置反馈信号的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图1和图5及其描述)。第一差异信号818可以通过位置比例增益来处理(例如，放大或增益)。可以通过速度前馈增益来处理(例如，放大或增益)速度分布，以生成获得的速度分布。速度指令信号可以通过将增益后的第一差异信号和增益的速度分布相加而产生。

在一些实施例中，速度回路810可以接收速度命令信号和/或速度反馈信号作为输入，并生成第一PWM信号812。具体地，可以基于速度命令信号和速度反馈信号(例如，通过从速度命令信号中减去速度反馈信号)来获得第二差异信号820。速度反馈信号的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图1和图5及其描述)。可以通过速度比例增益来处理(例如，放大或增益)第二差异信号820以获得比例增益后的第二差异信号。还可以通过速度积分增益来处理(例如，放大或增益)第二差异信号820以获得积分增益后的第二差异信号。第一PWM信号812可以通过将比例增益后的第二差异信号和积分增益后的第二差异信号相加而获得。

前馈控制806可以接收叶片的速度分布、加速度分布和/或叶片(图8中未示出)的当前角度作为输入，并生成第二PWM信号814。具体地，前馈控制806可以基于加速度分布生成第二PWM信号814的第一分量，基于速度分布和/或叶片的当前角度生成第二PWM信号814的第二分量，和/或基于叶片的当前角度生成第二PWM信号814的第三分量。在一些实施例中，前馈控制806可以基于第一分量、第二分量和/或第三分量来生成第二PWM信号814(例如，通过将第一分量、第二分量和/或第三分量相加)。第二PWM信号814的不同分量的生成的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图7及其描述)。

应当注意，仅出于说明的目的而提供了对控制系统800的以上描述，而无意于限定本公开的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本公开的描述，做出各种各样的变化和修改。然而，这些变化和修改不脱离本公开的范围。

图9示出了根据本公开的一些实施例的当叶片在水平方向上移动时MLC的叶片的示例性滑动摩擦的示意图。图10示出了根据本公开的一些实施例的当叶片在重力方向上移动时MLC的叶片的示例性滑动摩擦的示意图。图9-10示出了MLC的截面图。参照图9-10，MLC可包括壳体901、叶片导向件902、一个或以上叶片903、一个或以上螺钉904以及一个或以上螺母905。螺钉904相对于螺母905的运动可以由致动器(例如，电动机)驱动。螺钉904相对于螺母905的运动可引起叶片903移动。在一些实施例中，壳体901可以被驱动以移动并使叶片903移动。在一些实施例中，叶片903可以被驱动以相对于壳体901移动。在一些实施例中，壳体901和叶片903可以独立移动。

如图9所示，当叶片903在水平方向上移动时，叶片903和叶片导向件902之间的滑动摩擦可能会作用在叶片903上。当壳体901在水平方向上移动时，壳体901与引导壳体901移动的导轨(在图9中未示出)之间的滑动摩擦可作用在壳体上。在一些实施例中，叶片903的滑动摩擦可以与垂直于摩擦方向(即，叶片903的重力)的压力N(在叶片903和叶片导向件902之间)有关。在一些实施例中，壳体901的滑动摩擦可以与垂直于摩擦方向(即，壳体901的重力)的压力(在壳体901和导轨之间)有关。

如图10所示，当叶片903在重力方向上移动时，叶片903的重力为G，则叶片903和叶片导向件902之间的压力可以为0，因此，叶片903和叶片导向件902之间的滑动摩擦可以是0。类似地，当壳体901在重力方向上移动时，壳体901与导轨之间的压力可以为0，因此，壳体901与导轨之间的滑动摩擦可以为0。但是，在螺钉904和螺母905之间可能存在滑动摩擦。

图11示出了根据本公开的一些实施例的叶片在角度θ的示例性压力的示意图。如图11所示，可以基于倾斜平面模型来确定叶片1101在角度θ(0°≤θ≤90°)处的压力。在一些实施例中，叶片1101在角度θ处的压力可以与叶片1101在水平方向上的第一压力系数和/或叶片在重力方向上的第二压力系数有关。在一些实施例中，第一压力系数可以是角度θ的余弦。在一些实施例中，第二压力系数可以是角度θ的正弦。如图9-10所示，可以分别基于第一压力系数和第二压力系数在水平方向和重力方向上确定叶片1101的滑动摩擦。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于阅读此公开后的本领域的普通技术人员来说，上述发明披露仅作为示例，并不构成对本公开的限定。虽然此处并未明确说明，但本领域的普通技术人员可能会对本公开进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正旨在由本公开提出，并且在本公开的示例性实施例的精髓和范围内。

同时，本公开使用了特定词语来描述本公开的实施例。例如，术语“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”表示结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本公开的至少一个实施例中。因此，应当强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或以上提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本公开的一个或以上实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，本领域的技术人员可以理解，本公开的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的过程、机器、产品或物质的组合，或对其任何新的和有用的改进。因此，本公开的各方面可以完全以硬件、完全以软件(包括固件、常驻软件、微代码等)或通过组合软件和硬件的实现方式来实现，这些实现方式在本文中通常统称为“单元”、“模块”或“系统”。此外，本公开的方面可以采取体现在其上体现有计算机可读程序代码的一个或以上计算机可读介质中体现的计算机程序产品的形式。

计算机可读信号介质可以包含一个内含有计算机程序代码的传播数据信号，例如，在基带上或作为载波的一部分。此类传播信号可以有多种形式，包括电磁形式、光形式等或任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通信、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读信号介质上的程序代码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF等，或任何上述介质的组合。

可以以一种或以上编程语言的任何组合来编写用于执行本公开的各方面的操作的计算机程序代码，所述编程语言包括诸如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等类似的常规过程编程语言，例如“C”编程语言、VisualBasic、Fortran2103、Perl、COBOL2102、PHP、ABAP、动态编程语言(例如Python、Ruby和Groovy)或其他编程语言。程序代码可以完全在用户计算机上执行，部分在用户计算机上作为独立软件包执行，部分在用户计算机上并且部分在远程计算机上执行，或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接到用户计算机，或者可以与外部计算机建立连接(用于例如，通过使用Internet服务提供商的Internet)或在云计算环境中或作为服务(例如软件即服务(SaaS))提供。

此外，除非权利要求中明确说明，本公开所述处理元件和序列的顺序、数字字母的使用、或其它名称的使用，并非用于限定本公开流程和方法的顺序。尽管上述公开内容通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于所公开的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本公开实施例精髓和范围的修正和等价组合。例如，尽管上述各种组件的实现可以体现在硬件设备中，但也可以实现为纯软件解决方案，例如，在现有服务器或移动设备上的安装。

同理，应当注意的是，为了简化本公开的表述，从而帮助对一个或以上发明实施例的理解，前文对本公开的实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。然而，本公开的方法不应被解释为反映了这样一种意图，即所要求保护的主题需要比每个权利要求中明确叙述的特征更多的特征。相反，发明的主体应具备比上述单一实施例更少的特征。

在一些实施例中，用于描述和要求保护本公开的某些实施例的表示数量或性质的数字应理解为在某些情况下被术语“大约”，“近似”或“基本上”修饰。例如，除非另有说明，否则“大约”，“近似”或“基本上”可以指示其所描述的值的±20％变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本公开一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

本文中提及的所有专利、专利申请、专利申请公布和其他材料(如论文、书籍、说明书、出版物、记录、事物和/或类似的东西)均在此通过引用的方式全部并入本文以达到所有目的，与上述文件相关的任何起诉文档记录、与本文件不一致或冲突的任何上述文件或对迟早与本文件相关的权利要求书的广泛范畴有限定作用的任何上述文件除外。举例来说，如果在描述、定义和/或与任何所结合的材料相关联的术语的使用和与本文件相关联的术语之间存在任何不一致或冲突，则描述、定义和/或在本文件中使用的术语以本文件为准。

最后，应当理解的是，本公开中所述实施例仅用以说明本公开实施例的原则。其他的变形也可能属于本公开的范围。因此，作为示例而非限制，本公开实施例的替代配置可视为与本公开的教导一致。相应地，本公开的实施例不仅限于本公开明确介绍和描述的实施例。

Claims (19)

1.一种在包括至少一个处理器和存储设备的机器上实现的驱动多叶准直器(MLC)的叶片的方法，其特征在于，包括：

获取所述叶片的目标位置；

识别所述叶片的当前位置；

基于所述叶片的所述目标位置和所述叶片的所述当前位置，生成第一控制信号；

基于所述叶片的目标速度、所述叶片的目标加速度和所述叶片的当前角度中的至少一个，生成第二控制信号，包括：

获取所述叶片的所述目标加速度；以及

基于所述叶片的所述目标加速度和第一增益，生成所述第二控制信号的第一分量；

基于所述第一控制信号和所述第二控制信号，生成第三控制信号；以及

通过将所述第三控制信号提供给驱动电路，使所述驱动电路产生驱动信号，以驱动所述叶片朝所述目标位置移动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述叶片的所述目标加速度和第一增益，生成所述第二控制信号的第一分量，包括：

通过将所述叶片的所述目标加速度乘以所述第一增益，生成所述第二控制信号的所述第一分量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一增益与所述叶片的质量和所述驱动电路的特性有关。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述MLC安装在机架上，并且所述第一增益根据以下步骤确定，包括：

将机架定位在初始角度0°；

通过在至少两个第四控制信号作用下驱动所述叶片从静止状态移动，检测至少两个速度曲线；

基于所述至少两个速度曲线，生成加速度曲线，所述加速度曲线说明了至少两个加速度与所述至少两个第四控制信号之间的关系；以及

将所述加速度曲线的斜率指定为所述第一增益。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述叶片的目标速度、所述叶片的目标加速度和所述叶片的当前角度中的至少一个，生成第二控制信号，包括：

获取所述叶片的所述目标速度和所述叶片的所述当前角度；以及

基于所述叶片的所述目标速度、所述叶片的所述当前角度，以及第二增益、第三增益和第四增益中的至少一个，生成所述第二控制信号的第二分量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述生成所述第二控制信号的第二分量，包括：

确定所述叶片的当前角度的余弦乘以所述第二增益的第一乘积；

确定所述叶片的当前角度的正弦乘以所述第三增益的第二乘积；

确定所述第一乘积和所述第二乘积的和；

根据所述叶片的所述目标速度的方向，调整所述和；

确定所述叶片的所述目标速度乘以所述第四增益的第三乘积；以及

基于所述和与所述第三乘积，生成所述第二控制信号的第二分量。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述MLC安装在机架上，并且所述第二增益根据以下步骤确定，包括：

将所述机架定位在初始角度0°；

通过将第四控制信号从0增加到临界值来驱动所述叶片从静止状态运动，其中，所述叶片在具有所述临界值的所述第四控制信号作用下开始运动；以及

根据所述临界值，确定所述第二增益。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述MLC安装在准直器上，所述准直器安装在机架上，并且所述第三增益根据以下步骤确定，包括：

将所述机架定位在角度90°；

将所述准直器定位在初始角度0°；

通过将第四控制信号从0增加到第一临界值来驱动所述叶片从静止状态向上运动，其中，所述叶片在具有所述第一临界值的所述第四控制信号作用下开始向上运动；

通过将所述第四控制信号从0增加到第二临界值来驱动所述叶片从静止状态向下运动，其中，所述叶片在具有所述第二临界值的所述第四控制信号作用下开始向下运动；以及

基于所述第一临界值和所述第二临界值之间的差，确定所述第三增益。

9.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述MLC安装在机架上，并且所述第四增益根据以下步骤确定，包括：

将所述机架定位在初始角度0°；

检测所述叶片在至少两个第四控制信号作用下处于稳态运动的至少两个速度；

生成速度曲线，所述速度曲线说明所述至少两个速度与所述至少两个第四控制信号之间的关系；以及

将所述速度曲线的斜率指定为所述第四增益。

10.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述基于所述叶片的目标速度、所述叶片的目标加速度和所述叶片的当前角度中的至少一个，生成第二控制信号，包括：

获取所述叶片的当前角度；以及

基于所述叶片的当前角度和第五增益，生成所述第二控制信号的第三分量。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述基于所述叶片的当前角度和第五增益，生成所述第二控制信号的第三分量，包括：

通过将所述叶片的所述当前角度的正弦乘以所述第五增益来生成所述第二控制信号的第三分量。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述MLC安装在准直器上，所述准直器安装在机架上，并且所述第五增益根据以下步骤确定，包括：

将所述机架定位在角度90°；

将所述准直器定位在初始角度0°；

通过将第四控制信号从0增加到第一临界值来驱动所述叶片从静止状态向上运动，其中，所述叶片在具有所述第一临界值的所述第四控制信号作用下开始向上运动；

通过将所述第四控制信号从0增加到第二临界值来驱动所述叶片从静止状态向下运动，其中，所述叶片在具有所述第二临界值的所述第四控制信号作用下开始向下运动；以及

基于所述第一临界值和所述第二临界值的和，确定所述第五增益。

13.根据权利要求1-12任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述叶片的所述目标位置和所述叶片的所述当前位置，生成第一控制信号，包括：

确定所述叶片的所述目标位置与所述叶片的所述当前位置之间的第一差异；

通过将所述第一差异输入到位置控制回路来生成所述位置控制回路的输出信号；

识别所述叶片的当前速度；

确定所述位置控制回路的输出信号与所述叶片的当前速度之间的第二差异；以及

基于所述第二差异和速度控制回路，生成所述第一控制信号。

14.根据权利要求1-13任一项所述的方法，其特征在于，所述识别所述叶片的当前速度，包括：

使用位移传感器或编码器检测所述叶片的当前速度。

15.根据权利要求1-14任一项所述的方法，其特征在于，所述识别所述叶片的当前位置，包括：

使用位移传感器或编码器检测所述叶片的当前位置。

16.根据权利要求1-15任一项所述的方法，其特征在于，所述MLC安装在准直器上，所述准直器安装在机架上，所述方法进一步包括：

基于所述准直器的当前角度和所述机架的当前角度，确定所述叶片的当前角度。

17.根据权利要求1-16任一项所述的方法，其特征在于，所述第三控制信号是脉冲宽度调制(PWM)信号。

18.一种用于驱动多叶准直器(MLC)的叶片的系统，包括：

至少一个存储设备，其存储指令集；以及

至少一个与所述存储设备通信的处理器，其中，在执行所述指令集时，所述至少一个处理器被配置为使所述系统执行以下操作，包括：

获取所述叶片的目标位置；

识别所述叶片的当前位置；

基于所述叶片的所述目标位置和所述叶片的所述当前位置，生成第一控制信号；

基于所述叶片的目标速度、所述叶片的目标加速度和所述叶片的当前角度中的至少一个，生成第二控制信号，包括：

获取所述叶片的所述目标加速度；以及

基于所述叶片的所述目标加速度和第一增益，生成所述第二控制信号的第一分量；

基于所述第一控制信号和所述第二控制信号，生成第三控制信号；以及

通过将所述第三控制信号提供给驱动电路，使所述驱动电路产生驱动信号，以驱动所述叶片朝所述目标位置移动。

19.一种非暂时性计算机可读介质，包括用于驱动多叶准直器(MLC)的叶片的至少一组指令，其特征在于，当由计算设备的一个或多个处理器执行时，所述至少一组指令使计算设备执行一种方法，所述方法包括：

获取所述叶片的目标位置；

识别所述叶片的当前位置；

基于所述叶片的所述目标位置和所述叶片的所述当前位置，生成第一控制信号；

基于所述叶片的目标速度、所述叶片的目标加速度和所述叶片的当前角度中的至少一个，生成第二控制信号，包括：

获取所述叶片的所述目标加速度；以及

基于所述叶片的所述目标加速度和第一增益，生成所述第二控制信号的第一分量；

基于所述第一控制信号和所述第二控制信号，生成第三控制信号；以及

通过将所述第三控制信号提供给驱动电路，使所述驱动电路产生驱动信号，以驱动所述叶片朝所述目标位置移动。

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