恭喜山东科技大学陈辉获国家专利权
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龙图腾网恭喜山东科技大学申请的专利一种MEMS振镜扫描方法及激光雷达系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119986606B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510479456.9,技术领域涉及:G01S7/481;该发明授权一种MEMS振镜扫描方法及激光雷达系统是由陈辉;程英杰;孙振东;郑舟;王晓敏;孔旭;纪志坚设计研发完成,并于2025-04-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种MEMS振镜扫描方法及激光雷达系统在说明书摘要公布了:本发明属于激光雷达扫描控制技术领域,公开了一种MEMS振镜扫描方法及激光雷达系统,该方法首先建立带外界扰动的静电驱动MEMS振镜动力学模型,并构建基于非线性扩展状态观测器的自适应非奇异终端滑模控制器,以实现对MEMS振镜的轨迹跟踪控制。激光雷达系统包括激光器、MEMS振镜、驱动电路、电压放大器、基于FPGA的控制器、位置传感器等设备,其基于MEMS振镜扫描方法实现激光束的精确轨迹跟踪控制。本发明的MEMS振镜扫描方法通过自适应非奇异终端滑模控制器使系统状态能够在有限时间内收敛到滑模面,并且不会带来奇异值问题,保证MEMS振镜在跟踪扫描轨迹时的稳定性和精度,有利于提升激光雷达成像的质量。
本发明授权一种MEMS振镜扫描方法及激光雷达系统在权利要求书中公布了:1.一种MEMS振镜扫描方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1.建立带外界扰动的静电驱动MEMS振镜动力学模型; 步骤2.针对步骤1所建立的静电驱动MEMS振镜动力学模型,构建基于非线性扩展状态观测器的自适应非奇异终端滑模控制器,其构建过程包括非线性扩展状态观测器的设计、基于趋近律技术的非奇异终端滑模设计、自适应控制设计; 步骤3.利用自适应非奇异终端滑模控制器实现对MEMS振镜的轨迹跟踪控制; 所述步骤1具体为: 静电驱动MEMS振镜动力学模型表示为: 其中,α和β分别表示振镜沿着X轴方向与Y轴方向的扭转角度,J1与J2为转动惯量,D1和D2为阻尼系数,K1与K2为扭转杆的弹簧系数,Tα与Tβ为静电扭转力矩; J1与J2分别表示为: 其中,ρ表示硅密度,tm表示镜面厚度,Lm表示镜面的宽度与长度,Lgw表示框架外部宽度,Lgl表示框架外部长度,Lgsx表示框架内部宽度,Lgsy表示框架内部长度; Tα与Tβ分别表示为: 其中,i=1,2,3,4,和表示底部驱动电极吸引镜面产生的静电扭矩,j=2,3,和表示侧面驱动电极吸引镜面引起的静电扭矩;表示底部驱动电极吸引框架从而产生的静电扭矩;和具有以下形式: 其中,∈0表示空气介电常数,Sei1和Sei2分别表示底部驱动电极和侧面驱动电极的积分区域,φ=cos-1cosα·cosβ,g表示底部驱动电极与镜面的距离;Vi为向驱动电极上施加的控制电压,驱动方式如下所示: 其中,Vbias为偏置电压,Vx和Vy分别表示静电驱动MEMS振镜在X轴和Y轴方向上的控制电压; 定义x1=α,x3=β,静电驱动MEMS振镜动力学模型转化为: 其中,T1、T2、δ、Zα、Zβ为系统模型参数,Uα、Uβ分别表示控制振镜沿着α、β角度扭转的驱动电压; 考虑外界扰动,将带外界扰动的静电驱动MEMS振镜动力学模型表示为: 其中,x=[x1,x2]T为MEMS振镜系统的状态变量,u为系统的控制输入,y为系统输出,d为有界扰动,满足|d|≤dmax,dmax表示未知外界扰动的上界;A、B、C、E为系统矩阵,分别表示为: C=[10],
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