[发明专利]基于负载的驱动控制方法、用于加速器的驱动控制系统

权利要求书

1.一种基于负载的驱动控制方法，是基于被控对象产生的负载、对该被控对象进行驱动的控制方法，所述被控对象被驱动单元驱动，所述驱动单元在控制器的控制下工作；所述驱动控制方法的特征在于，包含以下步骤：

S1：最优控制参数获取步骤，输入多个不同的负载，寻找每个负载对应的所述控制器的最优控制参数；

S2：数据拟合步骤，通过数据拟合，建立所述负载与所述最优控制参数之间的映射关系；

S3：负载获取步骤，所述被控对象为直线加速器的光栅叶片，所述驱动单元为驱动所述光栅叶片的丝杠电机；所述光栅叶片能随所述直线加速器的旋转机架绕机架轴线转动，也能随设于所述旋转机架的治疗头绕射线束中心线转动，所述机架轴线与所述射线束中心线相互垂直；

以所述光栅叶片水平放置、且其延伸方向与所述机架轴线垂直的状态为初始状态，当所述光栅叶片从该初始状态起随所述旋转机架转动角度θ、随所述治疗头转动角度φ时，所述光栅叶片产生的所述负载满足如下的式(1)：

C＝GsinθCosφ       式(1)；

其中，C为所述负载，G为所述光栅叶片的重力；根据式(1)构建的用于计算所述负载的数学模型，动态获取所述负载；

S4：补偿值计算步骤，至少根据动态获取的所述负载的变化情况，计算对所述驱动单元的负载补偿值；

S5：输出控制步骤，按照所述映射关系，根据动态获取的所述负载得到对应的所述最优控制参数，并将所述控制器根据所述最优控制参数输出的对应的控制量叠加所述负载补偿值后，输入所述驱动单元。

2.根据权利要求1所述的基于负载的驱动控制方法，其特征在于：

在所述负载获取步骤中还包含滑窗滤波步骤：

以x个采样周期的时长为滑窗宽度，当实际采样的时长不小于所述滑窗宽度时，对在所述滑窗宽度对应的时长内获取的x个所述负载的数据进行处理，以获取最终负载，x为大于等于1的整数；

当实际采样的时长小于所述滑窗宽度时，对实际采样获取的、数量小于x个的所述负载的数据进行处理，以获取所述最终负载。

3.根据权利要求2所述的基于负载的驱动控制方法，其特征在于：

在所述滑窗滤波步骤中，以所述滑窗宽度内获取的x个或小于x个的所述负载的数据的平均值为所述最终负载。

4.根据权利要求1所述的基于负载的驱动控制方法，其特征在于：

在所述负载补偿步骤中，按照如下的式(2)计算施于所述驱动单元的负载补偿值：

其中，Δu为所述负载补偿值，ΔC、Δe分别为规定时间内所述负载的变化量和系统误差的变化量，P为所述丝杠电机的丝杠的导程，η为传动效率。

5.一种基于负载的驱动控制方法，是基于被控对象产生的负载、对该被控对象进行驱动的控制方法，所述被控对象被驱动单元驱动，所述驱动单元在控制器的控制下工作；所述驱动控制方法的特征在于，包含以下步骤：

S1：最优控制参数获取步骤，输入多个不同的负载，寻找每个负载对应的所述控制器的最优控制参数；

S2：数据拟合步骤，通过数据拟合，建立所述负载与所述最优控制参数之间的映射关系；

S3：负载获取步骤，所述被控对象为直线加速器的治疗头，所述驱动单元为驱动所述治疗头绕射线束中心线转动的治疗头驱动电机；设所述治疗头内有n个质量分别为m₁，m₂，...，m_n的可移动部件，每个可移动部件的质点到所述射线束中心线的垂直距离分别为则所述治疗头产生的所述负载满足如下的式(3)：

其中，M为所述治疗头施于其驱动轴上的负载力矩，为所述治疗头绕所述射线束中心线转动的角加速度，Ci为第i个可移动部件的转动惯量；C为所述负载，等于各个可移动部件的转动惯量之和；根据式(3)构建的用于计算所述负载的数学模型，动态获取所述负载；

S4：补偿值计算步骤，至少根据动态获取的所述负载的变化情况，计算对所述驱动单元的负载补偿值；

S5：输出控制步骤，按照所述映射关系，根据动态获取的所述负载得到对应的所述最优控制参数，并将所述控制器根据所述最优控制参数输出的对应的控制量叠加所述负载补偿值后，输入所述驱动单元。