【CN109769096A】一种用于线阵CCD扫描过程的伺服运动控制方法【专利】

权利要求书3页 说明书8页 附图5页
CN 109769096 A
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权 利 要 求 书
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1 .一种用于线阵CCD扫描过程的伺服运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)、规划线阵光电耦合型成像器件CCD的扫描轨迹 (1 .1)、规划扫描方向的运动轨迹 设置线阵CCD每行的像素为Nr，线阵CCD的宽度为W0，线阵CCD的扫描速率为Vc，被摄物体 运动速度为V0，；
始输入并 输入至速度外环 ；根据Leabharlann 栅尺读出 系统的 实际 速度曲 线
将 进行傅叶
变换得到
再以
作为系统初始输出；
最后，代入迭代学习控制律至系统，得到系统的第一次输入
Yd(jw)为系统期望输出速度；
(2 .2 .2)、通过光栅尺传感器读出系统的第一次输出Y1(jw)，然后，计算第一次输出的速 度误差曲线ΔY1 (jw)＝Y1 (jw)-Yd (jw) ；
(74)专利代理机构 成都行之专利代理事务所 (普通合伙) 51220
代理人 温利平
(51)Int .Cl . H04N 5/341(2011 .01) H04N 5/369(2011 .01)
(10)申请公布号 CN 109769096 A (43)申请公布日 2019.05.17
( 54 )发明 名称 一种用于线阵CCD扫描过程的伺服运动控制
则有：横向扫描精度
纵向扫描精度
保证采集的图 像不失真 ，按照横向 和纵向的 分辨率 相等的 原则 ，被摄物体的 最佳移动 速度与线阵CCD的扫描速率满足以下关系：
V0＝VC×W0/Nr 最后，根据运动速度V0规划扫描方向方向的运动轨迹； (1 .2)、规划非扫描方向的运动轨迹 将被摄物体的运动行程设置为线阵CCD的单次扫描宽度W0； (1 .3)、对规划轨迹进行优化 在规划的运动轨迹输出端增加滤波模块，滤掉规划轨迹中的噪声扰动； (2)、参数整定 (2 .1)、双环PID算法的参数整定 在速度外环和位置内环中，分别根据优化后的规划轨迹求出期望的加速度曲线Ag(t) ， 再通过光栅尺传感器得到实际的加速度曲线Ag0(t) ，然后计算出加速度误差曲线eA(t)＝Ag (t)-Ag0(t) ，最后根据Ziegler-Nichols算法调整比例系数Kp和积分系数Ki，从而完成双环 PID算法的参数整定； (2 .2)、迭代学习前馈+PID反馈控制算法的参数整定； (2 .2 .1)、屏蔽掉系统的速度外环，仅保留系统的位置内环；然后根据优化后的规划轨 迹求出期望的速度曲线Vs(t) ，将Vs(t)进行傅里叶变换得到Vs(jw) ，再以Vs(jw)作为系统初
方法 ( 57 )摘要
本发明公开了一种用于线阵CCD扫描过程的 伺服运动控制方法，先规划线阵光电耦合型成像 器件CCD的扫描轨迹，再对双环PID算法和迭代学 习前馈+PID反馈控制算法的参数进行整定 ，最 后 ，判断 被摄物体当前运 动状态 ，并根据不同 运 动状态之间的切换与切换优化后进行速度控制， 从而来避免线阵CCD相机扫描过程中因运动速度 不平稳而产生的图像失真。
ev(t)＝A(t)-A0(t) 其中，Ki2为速度外环的积分系数； (4 .1 .3)、重复步骤(4 .1 .1)-(4 .1 .2) ，对加速度信号A(t)进行实时跟踪，使系统实时输 出的速度曲线到达期望速度曲线，从而完成该运动状态下的控制； (4 .2)、当被摄物体处于匀速运动状态时，切换到双环PID控制，具体控制过程为： (4 .2 .1)、计算此运动状态下系统的初始输入U0； U0＝Kp1*Kp2*Vs(0) (4 .2 .2)、通过光栅尺读出运动状态下系统的加速度反馈信号A0(t) ，然后带入双环PID 控制律 ，计算出此运动状态下系统的加速度信号A(t) ；
ev(t)＝A(t)-A0(t) 其中，Ki2为速度外环的积分系数； (4 .2 .3)、重复步骤(4 .2 .1)-(4 .2 .2) ，对加速度信号A(t)进行实时跟踪，使系统实时输 出的速度曲线到达期望速度曲线，从而完成该运动状态下的控制。 2 .根据权利要求1所述的一种用于线阵CCD扫描过程的伺服运动控制方法，其特征在 于，所述步骤(2 .1)中，双环PID算法的参数整定包括速度外环PID算法的参数整定和位置内 环的PID算法的参数整定； 其中，速度外环PID算法的参数整定具体过程为： 1)、将接入比例控制器到系统中；
(3)、判断被摄物体当前运动状态 对被摄物体的运动速度V0求一阶导数，得到被摄物体的加速度a，再将加速度a与给定阈 值ε比 较 ，当|a|＞ε时 ，被摄物体处于变速运动状态 ；当|a|≤ε时 ，被摄物体处于匀速运动状 态； (4)、不同运动状态之间的切换与切换优化 (4 .1)、当被摄物体处于变速运动状态时，切换到前馈控制+PID反馈控制，具体控制过 程为： (4 .1 .1)、计算此运动状态下系统的初始输入U0； U0＝Kp1*Kp2*Vs(0)+Ur(0) 其中 ，Kp1、Kp2为位置内环和速度外环的比 例系数 ，Ur (0) 为前馈输入信号在初始时 刻的 值，Vs(0)为期望速度曲线在初始时刻的值； (4 .1 .2)、通过光栅尺读出运动状态下系统的加速度反馈信号A0(t)，然后带入前馈控制 +PID反馈控制律 ，计算出此运动状态下系统的加速度信号A(t) ；
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判断 前 后两次得到速度误差曲 线是否出现振荡 ，如果出现振荡 ，则将后一次得到输入 作为系统的前馈输入信号，否则，再次通过迭代学习控制律计算出系统的下一次输入，并以 此类推，直到速度误差曲线出现振荡时停止迭代；
(2 .2 .3)、将前馈输入信号输入至步骤(2 .1)中已经整定好的双环PID的速度外环中，完 成迭代学习前馈+PID反馈控制算法的参数整定；
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910062131 .5
(22)申请日 2019 .01 .23
(71)申请人 电子科技大学 地址 611731 四川省成都市高新区（西区） 西源大道2006号
(72)发明人 邹见效 张泽州 彭超 张健 牛凡 徐红兵
再次通过迭代学习控制律 ，按照如下公式计算出系统的第二次输入U2(jw) ；
其中，Ur(jw)为系统的第r次输入，r＝2 ,3 ,4 ,...；Yr-1(jw)为系统的第r-1次输出； 同时通过光栅尺传感器读出系统的第二次输出Y2(jw) ，然后，计算第二次输出的速度误 差曲线ΔY2(jw)＝Y2(jw)-Yd (jw) ；