论文部分内容阅读
快速扫描镜(FSM)广泛应用于现代激光雷达系统中。随着IC技术的不断发展,对于扫面镜的扫描精度、扫描角度、反应速度有了越来越高的要求。本文中采用了一种基于压电陶瓷的快速扫描镜设计,配合改进型的闭环控制算法来实现对于扫描镜的高精度、高响应速度的控制输出。本文详细分析了整个闭环扫描控制系统的总体设计与实现方案:在电路设计方面,首先根据系统8子镜扫描的需求,设计了一个8路,每路4通道输入模数转换模块以及一个8路,每路3通道输出的模数转换模块;其次由于闭环控制算法实现的要求,设计了由FPGA、SDRAM、FLASH共同组成的一个SOC平台;同时系统还设计了电源模块以及ControllerArea Network (CAN)网通信模块。在FPGA中SOC设计方面,根据算法需求,系统由CPU、RAM、ROM,Avalon总线以及输入输出接口组成一个简单的冯·诺依曼结构,实现了NIOSII软核,利用精简指令集(RISC)来实现复杂的算法运算。在算法的设计与实现方面,采用了改进型的自适应重复PID算法完成了扫描镜的精度控制,通过Matlab仿真验证以及LabVIEW仿真验证,实际系统操作调试,最终实现了对于扫描镜的二维扫描的高精度、高反应速率的控制。最后,本文对于系统的实现做了详细的测试与分析,通过与开环系统的对比,发现闭环控制系统的性能提高了45.6%,符合系统的预期要求。