基于MEMS的近红外光谱仪控制方法研究与开发

发布时间：2021-01-05 22:16

　　基于微机电系统（MEMS）技术的近红外光谱仪已成为当前便携式近红外光谱仪研究的热点。然而,MEMS微镜在长期工作过程中,由于自身特性变化以及外界振动等因素的影响,导致其运行过程中产生角度偏转,进而影响近红外光谱仪的性能。此外,微镜驱动系统还存在变量耦合问题,常规控制方法难以满足近红外光谱仪的性能要求。研究设计了MEMS微镜PID解耦控制系统,将MEMS微镜运动过程中的偏转角控制在0.005°左右,改善了光谱仪的性能。 

【文章来源】：工业控制计算机. 2018,31(06)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

MEMS微镜驱动示意图

匣?〉缪顾?谇??，若电压uk＜2V，参数kp1，kI1，kD1，若电压uk＞2V，选择参数kp2，kI2，kD2；4）计算uk＝uk－1＋△uk并输出。图3MEMS微镜驱动系统PID控制实施流程图3测试结果在完成控制方法的设计研究之后，需要对MEMSNIR光谱仪驱动控制系统进行调试和性能测试。图4为NIR光谱仪调试现场图，调试系统中包含了Windows环境下开发的基于C＃编译器语言的上位机软件系统，以及基于ARM架构的嵌入式系统。图4NIR光谱仪调试现场为测试PID解耦控制系统的控制效果，分别测试MEMS微镜开环与闭环状态下的偏转角度变化，利用位置敏感传感器（PSD）检测微镜的偏转角，转换公式如下：图2MEMS微镜驱动解耦控制系统框图83

╡k－2ek－1＋ek－2）（13）综合上述讨论，基于改进数字式PID控制器设计的流程如图3所示，主要包括如下步骤：1）根据实际运行状况设置死区宽度；2）判断误差是否位于死区，若误差ek位于死区，则PID控制器输出△uk＝0，否则执行步骤3）；3）进一步判断基础电压所在区段，若电压uk＜2V，参数kp1，kI1，kD1，若电压uk＞2V，选择参数kp2，kI2，kD2；4）计算uk＝uk－1＋△uk并输出。图3MEMS微镜驱动系统PID控制实施流程图3测试结果在完成控制方法的设计研究之后，需要对MEMSNIR光谱仪驱动控制系统进行调试和性能测试。图4为NIR光谱仪调试现场图，调试系统中包含了Windows环境下开发的基于C＃编译器语言的上位机软件系统，以及基于ARM架构的嵌入式系统。图4NIR光谱仪调试现场为测试PID解耦控制系统的控制效果，分别测试MEMS微镜开环与闭环状态下的偏转角度变化，利用位置敏感传感器（PSD）检测微镜的偏转角，转换公式如下：图2MEMS微镜驱动解耦控制系统框图83

【参考文献】：
硕士论文
[1]基于MOEMS扫描光栅微镜的微型近红外光谱仪的控制与信号获取系统[D]. 王孝娟.重庆大学 2014
[2]电热式MEMS微镜驱动控制技术研究[D]. 章皓.苏州大学 2014



本文编号：2959394