用于多探测器融合扫描成像系统消除像旋的多向控制方法

摘要

用于多探测器融合扫描成像系统消除像旋转的多向控制方法，涉及成像技术领域。解决多个不同谱段探测器融合成像系统中采用伺服电机驱动45°扫描镜和多个成像探测器协同运动以消除像旋转的问题。成像系统中光线经过45°扫描镜后由分光镜将光束分配到各个成像组件上进行成像。单电机指令跟踪控制器接收扫描镜转动指令，分别对扫描镜伺服电机和多个成像探测器伺服电机的转动进行控制；力矩估计器分别估计单电机指令跟踪控制器作用在电机轴系上的等效驱动力矩，为多向控制器提供力矩信息。本发明在不增加额外的消旋光学元件的条件下，通过算法控制多个成像元件之间的协同运动达到消旋的目的。

主权项

用于多探测器融合扫描成像系统消除像旋的多向控制方法，由一个45°扫描镜和n‑1个成像探测器，n个单电机指令跟踪控制器、n个等效力矩估计器和多通道多向控制器组成，所述的扫描镜和成像探测器由伺服电机驱动转动，所述伺服电机装有速率陀螺仪和编码器作为反馈传感器；所述单电机指令跟踪控制器用于伺服电机对指令的跟踪；所述等效力矩估计器为多通道多向控制器的计算提供力矩信息；所述多通道多向控制器用于协调各个伺服电机的转动；所述成像探测器伺服电机编号为1至n‑1，扫描镜伺服电机编号为n，n>2，其特征是，具体方法由以下步骤实现：步骤一、根据扫描镜转动指令，分别获得第i个伺服电机的角位置信息θ_i和角速度信息然后将其中每两个伺服电机的角位置信息θ_i，θ_j(i≠j,i,j∈{1,2,...,n})作差，获得位置差值与将其中每两个伺服电机的角速度信息作差计算速度信息差与步骤二、单电机指令跟踪控制器i根据扫描镜转动指令与伺服电机i的角位置信息的差，所述i＝1,2,...,n，获得伺服电机i的指令跟踪控制量u_ci；步骤三、计算扫描镜伺服电机和成像探测器伺服电机的等效力矩估计值；具体过程为：将步骤一获得的伺服电机i的角位置信息θ_i经等效力矩估计器内的标准电机逆模型与低通滤波器乘积的传递函数后，与上一周期经过低通滤波器的伺服电机i的多向控制量u_bi相减所得的差值作为伺服电机i上的等效力矩估计器的输出值；将步骤一获得的伺服电机j的角位置信息θ_j经等效力矩估计器内的标准电机逆模型与低通滤波器乘积的传递函数后，与上一周期经过低通滤波器的伺服电机j的双向控制量u_bj相减所得的差值作为伺服电机j上的等效力矩估计器的输出值；步骤四、将步骤一获得的位置差值与步骤三获得的伺服电机j的等效力矩估计值重新计算伺服电机i的控制量u_bi；步骤五、将步骤二获得的伺服电机i的指令跟踪控制量u_ci与步骤四获得的多向控制量u_bi叠加，叠加后的输出值作用在伺服电机i上，实现多向控制。