42、高性能多边形扫描仪的电机与控制器解析

高性能多边形扫描仪的电机与控制器解析

在高性能多边形扫描仪的应用中，电机和控制器的性能起着关键作用。下面将详细介绍相关的控制原理以及一些实际应用案例。

1. 锁相控制原理

为了实现对电机的精确控制，通常会采用锁相控制技术。具体操作步骤如下：
- 测量环节 ：利用安装在轴上的增量式编码器来测量轴的旋转频率和相位位置。编码器产生的脉冲信号会被用于后续的比较。
- 比较环节 ：使用频率/相位比较器将编码器脉冲的频率和相位与稳定的参考频率进行对比。该比较器具有独特的传输特性，在两个输入频率相等之前，其输出处于饱和状态。饱和值的正负有助于判断电机速度是过高还是过低。
- PID 补偿环节 ：当电机达到同步速度后，频率/相位比较器进入相位比较模式，输出与参考频率 (f_R) 和测速计频率 (f_T) 之间相位差成比例的模拟电压。这个相位误差信号会经过比例 - 积分 - 微分（PID）控制器补偿方案进行处理。
- 控制输出环节 ：经过 PID 处理后的信号被输入到相位调制器的控制输入端。相位调制器输出经过相位误差校正后的频率 (f_M) 施加到电机上，从而完成从编码器到频率/相位比较器的位置控制环路。

这种控制方式中，系统的开环直流增益主要由编码器、频率/相位比较器、积分器和相位调制器的增益乘积决定。积分器的高直流增益（100 dB）能将 (f_R) 和 (f_T) 之间的相位误差降至零，实现近乎完美的同步。微分增益常数则提供足够的阻尼，消除“摆动”现象，将整体动态性能和速度调节精度提高到小于 1 ppm