一种傅里叶红外光谱仪摆臂运动的双闭环控制方法技术

本发明专利技术公开了一种傅里叶红外光谱仪摆臂运动控制的双闭环控制方法，属于自动控制技术领域。针对旋转式音圈电机的基本结构和工作原理，建立被控对象传递函数数学模型；在模型基础上设计内环为电流环、外环为速度环的双闭环控制策略，分别对内环的比例积分控制器和外环的比例积分微分控制器进行结构和参数设计。本发明专利技术提出的双闭环控制策略根据不同的红外光谱仪分辨率需求适用于不同的有效行程，能够保证傅里叶红外光谱仪摆臂系统末端的动镜按照预定的轨迹运行，并对负载转动惯量等系统参数有良好的鲁棒性。有良好的鲁棒性。有良好的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种傅里叶红外光谱仪摆臂运动的双闭环控制方法


[0001]本专利技术属于自动控制
，具体涉及一种傅里叶红外光谱仪摆臂运动的双闭环控制方法。

技术介绍

[0002]傅里叶红外光谱仪具有信噪比高、重现度好等特点，能够对样品进行定性及定量分析，被广泛应用于化工、石油、医药等领域。光谱仪工作时，光源发出的光由分束器分成两束，分别经过定镜和动镜反射后形成光程差，从而产生干涉。通过对干涉光信号进行傅里叶变换等处理，最终得到红外吸收光谱图。
[0003]作为仪器的核心光学元件，光谱仪的动镜安装在摆臂末端，摆臂系统的运动控制对干涉的形成起着关键作用。傅里叶红外光谱仪实际运行中，定镜保持不动，动镜与摆臂紧密相连，通过摆臂的移动产生光程差。为了保证干涉图能够均匀采样，需要光学系统的光路以给定速度匀速变化。水分检测、化学分析、高分辨率激光检测和光纤特征等研究对光谱仪的分辨率提出了更高的要求，由此对傅里叶红外光谱仪摆臂系统的运动控制精度提出了更高的要求。由于音圈电机具有高速度、高响应、结构简单等优点，被广泛应用于高精度运动系统中。以旋转式音圈电机作为执行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种傅里叶红外光谱仪摆臂运动的双闭环控制方法，内环为电流环、外环为速度环，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将旋转式音圈电机以及弹簧扰轴组成的机构作为被控对象，针对旋转式音圈电机工作原理构建被控对象传递函数模型，所述被控对象传递函数模型的具体表达式为：式中，U为电机两端的电压，R是音圈电机动圈的电阻，L
Σ
是音圈电机动圈电感和电路电感之和，J
Σ
是电机总转动惯量，k是挠性支撑的弹簧系数，K
T
＝Blr，B是切割音圈电机动圈导体的磁密、l是音圈电机动圈导体的有效长度、r是音圈电机动圈受力点到转轴的距离；步骤2、构建电流环为内环，设计PI控制器，简化电流环的固有部分为两个惯性环节，在被控对象基础上加入控制器G
c1
，控制器传递函数为：其中，K
p1
和T
i1
分别为PI控制器的比例系数和积分时间常数；通过PI控制器将电流环调节为典型I型系统，电流环控制器的参数计算公式为：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：拓锐，任万杰，胡国星，魏振涛，蔡晨，韩吉庆，林帅，陶威，巩琛，
申请(专利权)人：山东非金属材料研究所，
类型：发明
国别省市：