本發(fā)明屬于空間遙感光譜探測領(lǐng)域，涉及一種干涉型傅立葉變換光譜儀擺臂運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

光譜探測儀用于在軌遙感探測溫室氣體分布，是當(dāng)前大氣遙感中的一個(gè)重要領(lǐng)域和發(fā)展方向。目前在ENVISAT-1上的SCIAMACHY、MIPAS，AURA上的TES、AQUA上AIRS、Terra上的MOPPIT以及METOP-A上IASI等都具有一定的溫室氣體探測能力。但完全以溫室氣體為探測目標(biāo)的載荷到目前為止有：美國的OCO和日本GOSAT上的TANSO。其中OCO由于發(fā)射失敗，未能進(jìn)入A-Train隊(duì)列進(jìn)行在軌觀測。當(dāng)前只有日本GOSAT上的TANSO在軌正常運(yùn)行。在2009年12月的AGU年會(huì)上，日本GOSAT團(tuán)隊(duì)發(fā)布了TANSO在軌觀測和反演分析數(shù)據(jù)，并于2010年春開始向全球相應(yīng)研究機(jī)構(gòu)提供數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

干涉型傅立葉變換光譜儀具有信噪比高、光譜分辨率不受譜段范圍限制、光譜位置穩(wěn)定等優(yōu)勢，其核心是需要解決擺臂非線性往復(fù)擺動(dòng)問題，在焦面投影方向上實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的等光程差運(yùn)動(dòng)，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入光束進(jìn)行動(dòng)態(tài)干涉調(diào)制，輸出干涉光信號(hào)和等光程差的采樣脈沖等信號(hào)；干涉圖信號(hào)被采集并數(shù)字化后，通過逆傅立葉變換計(jì)算就可以復(fù)原出被測光譜信息。

目前國內(nèi)尚無科研院所研發(fā)成功干涉型傅立葉變換光譜儀擺臂運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，國外僅有加拿大ABB公司的ACE衛(wèi)星有類似控制系統(tǒng)成功運(yùn)行，但其精度尚不能滿足當(dāng)前更高的任務(wù)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：本發(fā)明構(gòu)建了一套干涉型傅立葉變換光譜儀擺臂運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠驅(qū)動(dòng)干涉型光譜儀擺臂在焦面投影方向上實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的等光程差運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)光譜探測儀入射光束的動(dòng)態(tài)干涉調(diào)制，同時(shí)還為紅外信號(hào)處理器提供等位置間隔采樣脈沖。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種干涉型傅立葉變換光譜儀擺臂運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體激光器、激光探測器1、激光探測器2、微弱信號(hào)放大電路、移相電路、過零檢測電路、可逆計(jì)數(shù)器電路、角速度計(jì)算模塊、規(guī)劃運(yùn)動(dòng)曲線模塊、數(shù)字控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、地面檢測設(shè)備；

半導(dǎo)體激光器發(fā)出激光光束，進(jìn)入傅立葉變換光譜儀光學(xué)系統(tǒng)后分為兩路，分別為P光和S光。

激光探測器1、激光探測器2接收P光和S光，分別對(duì)P光和S光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，生成兩路正交的干涉信號(hào)，分別為正弦電信號(hào)和余弦電信號(hào)送至微弱信號(hào)放大電路，正弦電信號(hào)和余弦電信號(hào)為毫伏級(jí)；

微弱信號(hào)放大電路對(duì)正弦電信號(hào)和余弦電信號(hào)進(jìn)行放大，將毫伏級(jí)信號(hào)放大至伏級(jí)送至移相電路；

移相電路將放大后的正弦電信號(hào)和余弦電信號(hào)相位調(diào)整到相差90°后，作為相移電路的輸出送至過零檢測電路；

過零檢測電路，將移相電路輸出的正弦電信號(hào)和余弦電信號(hào)均變?yōu)锳脈沖和B脈沖，A脈沖和B脈沖相位相差90°，將A脈沖和B脈沖送至可逆計(jì)數(shù)器電路；

可逆計(jì)數(shù)器電路，能夠檢測出A脈沖和B脈沖的相位關(guān)系及A脈沖的上升沿，在擺臂往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)A脈沖的上升沿?cái)?shù)量進(jìn)行加減計(jì)數(shù)；將計(jì)數(shù)結(jié)果作為擺臂實(shí)時(shí)位置送至角速度計(jì)算模塊和數(shù)字控制器；

角速度計(jì)算模塊，對(duì)輸入的擺臂實(shí)時(shí)位置進(jìn)行微分運(yùn)算，得到擺臂的角速度送至數(shù)字控制器；

地面檢測設(shè)備，能夠發(fā)送擺臂運(yùn)動(dòng)模式指令，包括：速度切換指令和修零偏指令，將擺臂運(yùn)動(dòng)模式指令送至規(guī)劃運(yùn)動(dòng)曲線模塊；速度切換指令能夠改變擺臂運(yùn)動(dòng)速度；修零偏指令能夠改變擺臂運(yùn)動(dòng)的機(jī)械零位位置；

規(guī)劃運(yùn)動(dòng)曲線模塊，根據(jù)擺臂運(yùn)動(dòng)模式指令，確定擺臂位置隨時(shí)間變化的曲線，將該曲線送至數(shù)字控制器；

數(shù)字控制器，根據(jù)可逆計(jì)數(shù)器電路輸出的擺臂實(shí)時(shí)位置、角速度計(jì)算模塊輸出的擺臂角速度和規(guī)劃運(yùn)動(dòng)曲線，確定音圈電機(jī)的控制量，該控制量為PWM信號(hào)，送至電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，將數(shù)字控制器輸出的PWM信號(hào)進(jìn)行功率放大后送至音圈電機(jī)，控制音圈電機(jī)帶動(dòng)擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明利用半導(dǎo)體激光器發(fā)出激光光束，進(jìn)入傅立葉變換光譜儀光學(xué)系統(tǒng)后隨擺臂運(yùn)動(dòng)形成光程差，從而產(chǎn)生P光和S光兩路正交的干涉條紋，干涉條紋被激光探測器感知后經(jīng)光電轉(zhuǎn)換生成微弱正弦信號(hào)，將其放大至伏級(jí)后再過零檢測生成正交A/B脈沖；將A/B脈沖鑒相并進(jìn)行可逆計(jì)數(shù)，作為干涉儀擺臂運(yùn)動(dòng)控制的位置反饋；然后設(shè)計(jì)數(shù)字控制器規(guī)劃運(yùn)動(dòng)曲線，采集實(shí)時(shí)位置，用高精度閉環(huán)控制算法計(jì)算控制量，功率放大后驅(qū)動(dòng)音圈電機(jī)帶動(dòng)擺臂做等光程差運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明采用的高精度閉環(huán)控制算法包括位置閉環(huán)、速度閉環(huán)，具有較高的魯棒性，能夠抵抗各類突發(fā)干擾；擺臂運(yùn)動(dòng)速度不穩(wěn)定度小于0.4％，優(yōu)于國外同類產(chǎn)品4個(gè)百分點(diǎn)。

同時(shí)，本控制系統(tǒng)還具備串行指令接收接口，根據(jù)指令切換掃描速度，可用于變積分時(shí)間的探測系統(tǒng)；還能根據(jù)指令修正零偏，將擺臂運(yùn)動(dòng)機(jī)械零位與干涉圖零光程差處修正為一致；此外，本控制系統(tǒng)還可以為成像電路提供等位置間隔的采樣脈沖，用于觸發(fā)曝光。

附圖說明

圖1為干涉型傅立葉變換光譜儀擺臂運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖；

圖2為微弱信號(hào)放大電路；

圖3為移相電路；

圖4為過零檢測電路；

圖5為過零檢測電路將正弦信號(hào)變?yōu)榉讲ㄐ盘?hào)的閾值設(shè)置；

圖6為規(guī)劃的擺臂運(yùn)動(dòng)曲線；

圖7為調(diào)頭信號(hào)及采樣脈沖產(chǎn)生時(shí)序；

圖8為本發(fā)明的擺臂速度不穩(wěn)定度測試結(jié)果。

具體實(shí)施方式：

本發(fā)明的基本思路為：提出了一種干涉型傅立葉變換光譜儀擺臂運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。利用半導(dǎo)體激光器發(fā)出激光光束，進(jìn)入傅立葉變換光譜儀光學(xué)系統(tǒng)后隨擺臂運(yùn)動(dòng)形成光程差，從而產(chǎn)生P光和S光兩路正交的干涉條紋，被激光探測器感知后經(jīng)光電轉(zhuǎn)換生成微弱正弦信號(hào)，將其放大至伏級(jí)后再過零檢測生成正交A/B脈沖，作為干涉儀擺臂運(yùn)動(dòng)控制的位置反饋；然后設(shè)計(jì)數(shù)字控制器規(guī)劃運(yùn)動(dòng)曲線，用高精度閉環(huán)控制算法計(jì)算控制量，功率放大后驅(qū)動(dòng)音圈電機(jī)帶動(dòng)擺臂做等光程差運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明可用于干涉型傅立葉變換光譜儀擺臂控制，速度穩(wěn)定度優(yōu)于0.4％，還可根據(jù)串行指令切換掃描速度、修正零位偏置，并為成像電路提供等位置間隔的采樣脈沖用于觸發(fā)曝光。

本發(fā)明提出的一種干涉型傅立葉變換光譜儀擺臂運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。

干涉型傅立葉變換光譜儀，包括擺臂、角鏡1、角鏡2、分束器、音圈電機(jī)、撓性支撐、基座、入射反射鏡、出射反射鏡、分光棱鏡；

擺臂為L型，兩個(gè)角鏡分別固定在擺臂兩端，撓性支撐為X型，撓性支撐位于擺臂的拐彎處內(nèi)側(cè)，基座通過撓性支撐與擺臂連接，撓性支撐能夠帶動(dòng)擺臂繞基座轉(zhuǎn)動(dòng)；分束器與基座固定，分束器位于角鏡1和角鏡2之間，半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光經(jīng)入射反射鏡、分束器、角鏡1、角鏡2、出射反射鏡、分光棱鏡后，將光束分為兩路正交的偏振光，分別記作P光和S光，分別送至外部激光探測器1和激光探測器2(本發(fā)明中的激光探測器1和激光探測器2)，音圈電機(jī)位于擺臂的拐彎處外側(cè)，能夠帶動(dòng)擺臂繞基座轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖1所示，本發(fā)明的干涉型傅立葉變換光譜儀擺臂運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)由半導(dǎo)體激光器、激光探測器1、激光探測器2、微弱信號(hào)放大電路、移相電路、過零檢測電路、可逆計(jì)數(shù)器電路、角速度計(jì)算模塊、規(guī)劃運(yùn)動(dòng)曲線模塊、數(shù)字控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、地面檢測設(shè)備組成。

半導(dǎo)體激光器負(fù)責(zé)產(chǎn)生激光光束，進(jìn)入傅立葉變換光譜儀光學(xué)系統(tǒng)，經(jīng)過入射反射鏡、角鏡1、角鏡2、分束器、出射反射鏡、分光棱鏡后進(jìn)入激光探測器；當(dāng)擺臂運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)角鏡往復(fù)擺動(dòng)，即可使兩路同源激光到達(dá)激光探測器焦面時(shí)產(chǎn)生光程差；

分光棱鏡將激光光束分為兩路正交的偏振光，分別記為P光和S光，分別送入激光探測器1、激光探測器2。

激光探測器選用PV型InGaAs探測器，激光探測器1對(duì)P光形成的干涉條紋進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，激光探測器2對(duì)S光形成的干涉條紋進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，生成兩路正交的毫伏級(jí)的干涉信號(hào)，分別記為正弦電信號(hào)和余弦電信號(hào)，送至微弱信號(hào)放大電路；

如圖2所示，微弱信號(hào)放大電路對(duì)正弦電信號(hào)和余弦電信號(hào)進(jìn)行放大，將毫伏級(jí)信號(hào)放大至伏級(jí)，電路包括運(yùn)算放大器、電阻R1、電阻R2、電容C1。運(yùn)算放大器采用LF156。將激光探測器負(fù)端接地，正端送給運(yùn)算放大器LF156的負(fù)端作為微弱信號(hào)放大電路的輸入端，運(yùn)算放大器LF156的正端連接電阻R1的一端。電阻R1的另一端接地；電阻R2和電容C1并聯(lián)，一端接運(yùn)算放大器LF156的負(fù)端，另一端接運(yùn)算放大器的輸出端；運(yùn)算放大器的輸出端作為微弱信號(hào)放大電路的輸出送給移相電路。

微弱信號(hào)放大電路輸出電壓的計(jì)算公式為：

V_out＝I_in*R2 公式(7)

式中，I_in為激光探測器輸出電流；

如圖3所示，移相電路能夠?qū)⒎糯蠛蟮恼译娦盘?hào)和余弦電信號(hào)相位調(diào)整到嚴(yán)格相差90°，電路包括包括運(yùn)算放大器、可調(diào)電阻R4、電阻R3、電阻R5、電容C2；運(yùn)算放大器采用OP 27，可調(diào)電阻R4的一端作為移相電路的輸入，可調(diào)電阻R4的另一端連接電容C2的一端和運(yùn)算放大器OP27的輸入正端；電阻R3的一端連接移相電路的輸入，電阻R3的另一端連接運(yùn)算放大器OP27的輸入負(fù)端和電阻R5的一端，R5的另一端連接運(yùn)算放大器OP27的輸出端，運(yùn)算放大器OP27的輸出端作為移相電路的輸出端；電容C2的另一端連接地，運(yùn)算放大器OP27的電源端接電源VCC，運(yùn)算放大器OP27的接地端接地。通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R4的阻值，即可改變輸入信號(hào)的相位，用示波器觀察同時(shí)觀察sin信號(hào)與cos信號(hào)，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R4的阻值，將sin信號(hào)與cos信號(hào)相位差調(diào)節(jié)至90度。然后將嚴(yán)格正交的sin信號(hào)與cos信號(hào)送入過零檢測電路。

如圖4、圖5所示，過零檢測電路將移相電路輸出的正弦電信號(hào)和余弦電信號(hào)變?yōu)锳脈沖和B脈沖，電路包括比較器、電阻R1、可調(diào)電阻R2、電阻R3；比較器選用LM139，其正端作為過零檢測電路的輸入，其負(fù)端連接電阻R6的一端和可調(diào)電阻R7的一端，電阻R6的另一端連接電源VCC，可調(diào)電阻R7的另一端連接地；電阻R8一端連接比較器LM139的正端，電阻R8的另一端連接比較器LM139的輸出端，LM139的輸出端作為過零檢測電路輸出；比較器LM139的電源端接電源VCC，比較器LM139的接地端接地。經(jīng)過本發(fā)明詳細(xì)研究，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R7的阻值，使比較器LM139負(fù)端輸入的直流電平為正端輸入正弦幅值的十分之一，作為過零檢測閾值，可以有效避免毛刺干擾，得到理想方波電信號(hào)，圖5中Uth+、Uth-分別為上升沿和下降沿的閾值。將方波電信號(hào)送入可逆計(jì)數(shù)器電路。

可逆計(jì)數(shù)器電路由一片反熔絲型FPGA A54SX72A-1CQ208B組成，能夠根據(jù)A脈沖和B脈沖的相位關(guān)系及A脈沖的上升沿，對(duì)A脈沖的上升沿?cái)?shù)量進(jìn)行加減計(jì)數(shù)。

首先確定計(jì)數(shù)器0位，設(shè)擺臂起始運(yùn)動(dòng)位置為分束鏡位于擺臂的中軸線且和擺臂的中軸線平行，該狀態(tài)對(duì)應(yīng)干涉儀的光學(xué)零位，此狀態(tài)計(jì)數(shù)結(jié)果為0；然后，用FPGA檢測A脈沖和B脈沖的相位關(guān)系及A脈沖的上升沿，若A脈沖相位比B脈沖超前90度，則方向標(biāo)識(shí)為“正轉(zhuǎn)”，若B脈沖相位比A脈沖超前90度，則方向標(biāo)識(shí)為“反轉(zhuǎn)”。當(dāng)方向標(biāo)識(shí)為“正轉(zhuǎn)”時(shí)，每檢測到一個(gè)A脈沖的上升沿，計(jì)數(shù)結(jié)果加1；當(dāng)方向標(biāo)識(shí)為“反轉(zhuǎn)”時(shí)，每檢測到一個(gè)A脈沖的上升沿，計(jì)數(shù)結(jié)果減1；最終將加減計(jì)數(shù)的結(jié)果作為擺臂實(shí)時(shí)位置，送給送至角速度計(jì)算模塊和數(shù)字控制器。

角速度計(jì)算模塊優(yōu)選由DSP SMJ320F240完成，能夠?qū)斎氲臄[臂實(shí)時(shí)位置進(jìn)行微分運(yùn)算，得到擺臂的角速度，公式如下

speed[1]＝0.5218*speed[0]+478.2*(angle[1]-angle[0]) 公式(8)

式中：speed[0]為前一次的速度，angle[0]為前一次的角度，angle[1]為當(dāng)前的角度，speed[1]為當(dāng)前的速度。

將speed[1]作為擺臂的角速度送給數(shù)字控制器；

地面檢測設(shè)備由上位機(jī)電腦組成，能夠通過串行接口發(fā)送擺臂運(yùn)動(dòng)模式指令，包括速度切換指令和修零偏指令；速度切換指令包括指令頭、期望速度、校驗(yàn)和，修零偏指令包括指令頭、零位偏置數(shù)據(jù)、校驗(yàn)和。指令數(shù)據(jù)包為固定4個(gè)字節(jié)，字節(jié)發(fā)送順序?yàn)樽止?jié)1～字節(jié)4，字節(jié)內(nèi)發(fā)送順序由高位到低位。其中第1字節(jié)為指令頭，第2字節(jié)和第3字節(jié)為遙控參數(shù)數(shù)據(jù)，第4字節(jié)為校驗(yàn)字節(jié)。采用累加和的方式(不進(jìn)位)進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，即第4字節(jié)是前3個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的累加和。串行接口指令發(fā)送給規(guī)劃運(yùn)動(dòng)曲線模塊。

規(guī)劃運(yùn)動(dòng)曲線模塊由DSP SMJ320F240完成，規(guī)劃運(yùn)動(dòng)曲線模塊能夠根據(jù)擺臂運(yùn)動(dòng)模式指令，規(guī)劃出擺臂位置隨時(shí)間變化的曲線。干涉儀擺動(dòng)掃描運(yùn)動(dòng)是一種重復(fù)性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，擺臂在掃描過程中有光程差勻速運(yùn)動(dòng)段，加速和減速運(yùn)動(dòng)段。光程差勻速運(yùn)動(dòng)段對(duì)應(yīng)采樣時(shí)間段，加速和減速運(yùn)動(dòng)段對(duì)應(yīng)調(diào)頭段。由位置跟蹤曲線的形式，從各自本身及其導(dǎo)數(shù)的平滑性和易實(shí)現(xiàn)性，我們選擇正弦曲線擬合調(diào)頭處曲線。

設(shè)0時(shí)刻擺臂從起始運(yùn)動(dòng)位置開始正掃，一個(gè)掃描周期內(nèi)的曲線公式如下：

式中：f_s為半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光光束頻率，T為擺臂調(diào)頭段正弦曲線周期，通常為換向段時(shí)間的2倍，A為擺臂調(diào)頭段正弦曲線幅值，t₁為后半正掃線性段時(shí)間，t₁～t₂為正掃換向段時(shí)間，t₂～t₃為反掃線性段時(shí)間，t₃～t₄為反掃換向段時(shí)間，t₄～t₅為前半正掃線性段時(shí)間，單位為ms。

上式中p(t)即為t時(shí)刻擺臂應(yīng)到達(dá)的理論位置。將該規(guī)劃運(yùn)動(dòng)曲線送給數(shù)字控制器。

例如：設(shè)半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光光束頻率為36088Hz，正掃線性段時(shí)間和反掃線性段時(shí)間均為1.1s，正掃換向段時(shí)間和反掃換向段時(shí)間均為0.35s，則T為0.7s，A為3906，則規(guī)劃運(yùn)動(dòng)曲線如圖6所示，橫軸為時(shí)間，縱軸為任一時(shí)刻擺臂應(yīng)到達(dá)的理論位置，單位是激光波數(shù)。

數(shù)字控制器由DSP SMJ320F240完成，能夠根據(jù)擺臂實(shí)時(shí)位置、擺臂角速度和規(guī)劃運(yùn)動(dòng)曲線，確定音圈電機(jī)的控制量，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，使光程差速度不穩(wěn)定度<1％方法如下：

(1)誤差計(jì)算環(huán)節(jié)

error＝kp*(comg-fbk) 公式(10)

式中：error為規(guī)劃運(yùn)動(dòng)曲線與擺臂實(shí)時(shí)位置的差，作為誤差計(jì)算環(huán)節(jié)的輸出，comg為本控制周期規(guī)劃運(yùn)動(dòng)曲線上的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置，fbk為擺臂實(shí)時(shí)位置，kp為位置環(huán)增益。

(2)一階控制補(bǔ)償環(huán)節(jié)

該環(huán)節(jié)的公式為

punit[1]＝y(tǒng)0p*error+u0p*punit[2]+u1p*punit[3] 公式(11)

式中：error為誤差計(jì)算環(huán)節(jié)的輸出，punit[1]為本控制周期的一階控制補(bǔ)償環(huán)節(jié)輸出，punit[2]為前一控制周期的一階控制補(bǔ)償環(huán)節(jié)輸入，punit[3]為本控制周期的一階控制補(bǔ)償環(huán)節(jié)輸入，y0p為前一控制周期的一階控制補(bǔ)償環(huán)節(jié)輸出系數(shù)，u0p為前一控制周期的一階控制補(bǔ)償環(huán)節(jié)輸入系數(shù)，u1p為本控制周期的一階控制補(bǔ)償環(huán)節(jié)輸入系數(shù)；y0p為0～10；u0p為0～10；u1p為0～10。

(3)速度反饋環(huán)節(jié)

該環(huán)節(jié)的公式為：

TRCom＝punit[1]-ks*speed； 公式(12)

式中，punit[1]為一階控制補(bǔ)償環(huán)節(jié)輸出，TRCom為本控制周期的控制輸出，speed為擺臂的角速度，ks為速度反饋系數(shù)，ks為0～1；

最終，將TRCom作為音圈電機(jī)的控制量，由DSP自帶的全功能比較器轉(zhuǎn)化為PWM波，送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。

例如：以圖6所示規(guī)劃運(yùn)動(dòng)曲線為例，在0.5s時(shí)刻對(duì)應(yīng)的位置為18044，此時(shí)的擺臂實(shí)時(shí)位置為18000，設(shè)kp為0.00122，則error為0.05368；

設(shè)一階控制補(bǔ)償環(huán)節(jié)為9Hz處相角提前50度，離散化后得到y(tǒng)0p、u1p、u0p分別為0.8559、7.074、6.93，設(shè)前一控制周期的一階控制補(bǔ)償環(huán)節(jié)輸入為0.04，本控制周期的一階控制補(bǔ)償環(huán)節(jié)輸入0.03，則本控制周期的一階控制補(bǔ)償環(huán)節(jié)輸出為0.53532。

設(shè)ks為0.000021507，擺臂的角速度為10941，則最終得到TRCom為0.3，0.3即可作為音圈電機(jī)的控制電壓，轉(zhuǎn)化為PWM波送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由雙H橋驅(qū)動(dòng)芯片LMD18200組成，能夠?qū)?shù)字控制器輸出的PWM信號(hào)進(jìn)行功率放大后送至音圈電機(jī)，控制音圈電機(jī)帶動(dòng)擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)。NS公司的LMD18200-2D作為“H橋”功率放大電路，自帶死區(qū)保護(hù)功能，50％占空比PWM信號(hào)對(duì)應(yīng)于零啟動(dòng)，平均負(fù)載電流為0；大于50％占空比PWM信號(hào)對(duì)應(yīng)于正向電流；小于50％占空比PWM信號(hào)對(duì)應(yīng)于負(fù)向電流。

本控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了串行指令接收接口，能夠根據(jù)三線串行指令提供的干涉圖零偏數(shù)據(jù)，修正擺臂運(yùn)動(dòng)機(jī)械零位，使擺臂圍繞零光程差位置對(duì)稱擺動(dòng)；

本控制系統(tǒng)還可以產(chǎn)生調(diào)頭信號(hào)和采樣脈沖，用于提供給信號(hào)處理器作為曝光使能和同步信號(hào)，如圖7所示，圖中A脈沖和B脈沖為過零檢測后生成的兩路正交脈沖，圖中虛線表示A脈沖和B脈沖沿跳變的時(shí)機(jī)，產(chǎn)生調(diào)頭信號(hào)和采樣脈沖的方法如下。

以FPGA復(fù)位的計(jì)數(shù)值作為零位，將計(jì)數(shù)值初始化為0；脈沖計(jì)數(shù)值在-79396與+79396之間時(shí)對(duì)相應(yīng)IO口置高，大于+79396或小于-79396時(shí)，對(duì)相應(yīng)IO口置低，作為調(diào)頭信號(hào)；

以A/B脈沖為源，采用異或操作產(chǎn)生2倍頻脈沖，即可作為信號(hào)處理器的采樣脈沖，其脈沖位置間隔為激光波長的一半。

本發(fā)明的干涉型傅立葉變換光譜儀擺臂運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠驅(qū)動(dòng)擺臂穩(wěn)定運(yùn)行，將本發(fā)明送給視頻處理器的采樣脈沖發(fā)送給示波器，由于采樣脈沖是由正交的A/B脈沖倍頻生成的，其每個(gè)上升沿之間的間隔代表半個(gè)激光波長，即上升沿之間是等位置間隔的。用示波器測得兩個(gè)上升沿之間的時(shí)間間隔，通過分析時(shí)間間隔的波動(dòng)，即可視為擺臂運(yùn)動(dòng)速度波動(dòng)，擺臂運(yùn)動(dòng)速度波動(dòng)除以標(biāo)稱速度值，即為速度不穩(wěn)定度。辦發(fā)明的速度不穩(wěn)定度測試結(jié)果圖8所示，圖8中橫軸代表測量次數(shù)，縱軸代表某次測量的速度不穩(wěn)定度，由圖8可以看出，本發(fā)明達(dá)到的速度不穩(wěn)定度指標(biāo)為千分之三左右。

本發(fā)明未詳細(xì)說明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。