CN118707712B - 一种振镜控制系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种振镜控制系统，接收来自客户端发送的输出信号，向振镜发送输出控制信号，会驱动电机按照指定的参数和轨迹进行运动，从而带动振镜进行扫描，接收振镜扫描产生的反馈信号，处理反馈信号，所述处理为多频处理，采集经多频处理后的反馈信息传输给信号比较器，根据反馈信息确定实际的幅度增益，实际的幅度增益与幅度增益阈值之间的差值为误差，接收误差信息，根据误差确定频率调节量，根据频率调节量进行频率调节得到输出信号。引入幅度增益阈值的对照组，使得预测值更加接近实际值，从而提高其精确性和可靠性，预测值提前预测幅度增益的变化趋势，能够提前调整振镜的控制参数，系统能够自动适应环境的变化，提高系统的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种振镜控制系统。
背景技术
激光扫描是随着激光照排机、激光打印机等的广泛应用发展起来的一项技术，激光扫描已应用到如光学医疗、图像传输等。而振镜扫描是激光扫描技术中的一种扫描方式，振镜扫描在激光打标、激光雕刻、激光跟踪、激光演示生物医学、半导体加工等领域都有广泛的应用。
固态激光雷达的关键器件是电磁式振镜（以下简称振镜），振镜的主要工作原理是通过水平扫描和垂直扫描组合成二维扫描，当激光光束打在工作的振镜时，通过镜面反射扫描出一个二维的面阵。振镜受输入的单频信号驱动以简谐运动的方式进行扫描，当振镜工作在谐振频率上才能在安全的增益内扫描到合适的角度。
如中国专利公告号CN112888985B公开了一种振镜的控制方法、控制装置和激光雷达，属于激光雷达领域。方法包括：输出控制信号（S301）；其中，控制信号用于控制振镜进行扫描；检测振镜进行扫描的反馈信号（S302）；根据反馈信号确定振镜的实际幅度增益，以及确定实际幅度增益和预设的幅度增益阈值之间的误差（S303）；根据误差确定频率调节量，以及根据频率调节量进行频率调节得到输出信号（S304）。
但是，振镜进行扫描时，如果振镜周围出现相近或者相同的信号频率，会造成振镜的激光脉冲形状不稳定的问题，使得振镜工作时的焦点和方向出现偏差，难以准确识别出激光脉冲信号，导致振镜无法正常的进行工作。
发明内容
本申请实施例通过提供一种振镜控制系统，解决了现有技术中激光脉冲形状不稳定的问题，提高了激光脉冲形状的稳定性和目标信号定位的准确性。
本申请实施例提供了一种振镜控制系统，其特征在于，包括：
S101,接收来自客户端发送的输出信号，所述输出信号主要由信号发生器输出，所述输出信号为单频信号，将单频信号放大得到输出控制信号；
向振镜发送输出控制信号，驱动系统接收到控制信号后，会驱动电机按照指定的参数和轨迹进行运动，从而带动振镜进行扫描；
S102,接收振镜扫描产生的反馈信号，其中，反馈信号用于表示振镜受控制信号控制进行周期性运动的，通过设置在振镜上的位置传感器来检测振镜的反馈信号；
S103，处理反馈信号，所述处理为多频处理，多频处理是同时处理和分析多个不同频率或频带的信号；
S104，采集经多频处理后的反馈信息传输给信号比较器，根据反馈信息确定实际的幅度增益，实际的幅度增益与幅度增益阈值之间的差值为误差，基于线性闭环控制算法根据得到的误差确定频率调节量，振镜的实际幅度增益是通过比较控制信号的最大幅度A1和振镜反馈信号的最大幅度A2来确定的，并且使用公式 10×lg(A2/A1) 来计算；
S105，接收误差信息，根据误差确定频率调节量，频率调节量Δf与误差e成正比，比例系数K决定了误差对频率调节量的影响程度，通过Δf=K×e计算频率调节量，根据频率调节量进行频率调节得到输出信号。
优选地，所述多频处理的步骤如下：
A1、采集信号，通过设置在振镜上的位置传感器来检测振镜的实时运动状态，并将这些状态信息转换为电信号；
A2、预处理信号，对采集到的反馈信号进行预处理，包括放大、滤波、数字化等步骤；
A3、分析频域，将预处理后的数字信号进行频域分析，通过频域分析，将时域信号转换为频域信号，得到反馈信号在不同频率下的幅度和相位信息；
A4、分离多频信号，在频域中，根据反馈信号的频率特性，通过设置合适的滤波器或使用数字信号处理技将信号分离成多个不同频率的分量；
A5、处理频率分量，对每个频率分量进行单独处理；
A6、合成信号，将处理后的各个频率分量重新组合成一个完整的信号；
A7、控制反馈，将合成后的信号作为新的反馈信号，与控制信号进行比较和分析，根据比较结果，调整控制信号的参数，以实现对振镜运动的精确控制；
A8、迭代优化，重复上述步骤，不断迭代和优化多频处理过程。
优选地，在步骤S101中振镜的反馈信号是单频信号，反馈信号的相位和控制信号的相位之间具有相位差，反馈信号的幅度即振镜转动的角度，反馈信号的幅度增益，即信号放大的程度。
优选地，预设一组振镜对照组，步骤如下：
S201，设置一个振镜工作系统对照组，该对照组设置在能够精准的控制温度并保持稳定的环境中，记录不同时间点或稳定状态下的幅度增益阈值，作为基准值；
S202，检测幅度增益阈值在不同温度下的值，在不同的环境温度下运行振镜工作系统，逐渐改变环境温度，并记录每个温度点下振镜的幅度增益阈值。为了更准确地了解温度对幅度增益阈值的影响，需要多次在不同温度点进行实验，并取平均值以减少误差；
S203，检测出的值与对照组进行对比，使用线性回归模型来描述温度与幅度增益阈值之间的关系，该回归模型为回归分析模型，通过回归分析模型来拟合这些数据；
S204，验证幅度增益阈值的准确性。
优选地，预测幅度增益阈值变化包括：
S301，接收不同温度、湿度等环境条件下振镜工作时的幅度增益阈值数据，所述数据包括温度、湿度等环境参数以及对应的幅度增益阈值；
收集到数据后，使用统计分析软件或数据可视化工具对数据进行分析和可视化处理；
S302，清洗和整理集到的数据，去除异常值或错误数据，确保模型输入的质量，基于收集到的数据建立幅度增益阈值与温度等环境因素之间的预测模型，所述预测模型有线性回归、支持向量机、神经网络等；
S303，输入整理过的历史温度与幅度增益阈值的数据，线性回归模型检测出预测的幅度增益阈值。
优选地，预设一组基于湿度的振镜对照组，步骤如下：
S401，设置另一个振镜工作系统对照组在湿度能够控制的环境下，在这个环境中，能够精准的控制湿度的封闭实验室或测试环境；
S402，处理系统中的电子元件，对其进行防潮，例如使用防潮剂、密封盒或防潮涂层等，确保在高湿度环境下，电子元件不会因受潮而受损或短路；
S403，初始化系统，确保系统处于正常工作状态；
S404，采集的反馈信号确定实际幅度增益，根据步骤S104和S105对每个湿度点下的幅度增益误差进行计算，使用统计分析软件或数据可视化工具对收集到的数据进行分析。
优选地，闭环线性控制算法是指误差和频率调节量成线性的负反馈调节算法，闭环线性控制算法包括但不限于比例积分控制算法、比例微分控制算法、比例控制算法。
优选地，拟合的数据能够得到一个模型，Y=aT+b，其中，Y表示幅度增益阈值，T表示环境温度，通过最小二乘法等方法来估计模型参数 a 和 b，所述最小二乘法是通过最小化实际观察值与模型预测值之间的平方误差来求解参数的方法。
优选地，首先，输入一系列幅度增益阈值的预测值，其次，将预测数据集与对照组数据集进行条件匹配；
然后，对预测值与实际测量值进行逐点对比，在相同或相近的温度和湿度条件下，将预测幅度增益阈值与实验或测量得到的实际幅度增益阈值进行比较；
接着，计算预测值与实际值之间的差异，使用图表来展示预测值与实际值之间的关系；
最后，观察预测值与实际值之间的差异是否随温度或湿度的变化而呈现某种趋势，通过与两组对照组进行对比得到最终幅度增益阈值。
优选地，将通过与温度对照组、湿度对照组相对比得出更精确的幅度增益阈值，将这个幅度增益阈值代入到步骤S104中。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
通过对反馈信号进行多频处理，能够同时处理和分析多个不同频率或频带的信号，提高了系统的处理能力和灵活性，多频处理能够分离出信号中的不同成分，便于单独处理，从而提高系统对复杂信号的应对能力。
通过线性闭环控制算法，系统能够基于振镜反馈信号的幅度增益与阈值之间的误差，精确地调节信号发生器的频率，从而实现对振镜运动的精确控制，这种闭环控制策略保证了系统的高稳定性和准确性。
引入幅度增益阈值的对照组，通过将预测的幅度阈值与对照组中基准值进行对比，使得预测值更加接近实际值，从而提高其精确性和可靠性，预测值提前预测幅度增益的变化趋势，能够提前调整振镜的控制参数，避免由于环境因素突然变化导致性能下降，系统能够自动适应环境的变化，提高系统的稳定性。
附图说明
图1为本发明一种振镜控制系统的系统框架图；
图2为本发明一种振镜控制系统多频处理的流程示意图；
图3为本发明一种振镜控制系统的基于温度对照组的流程示意图；
图4为本发明一种振镜控制系统的基于湿度对照组的流程示意图；
图5为本发明一种振镜控制系统的预测幅度增益阈值的流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述；附图中给出了本发明的较佳实施方式，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式；相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，本文所使用的术语“垂直”、“水平”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一:如图1所示，本申请一种振镜控制系统，包括：
S101,接收来自客户端发送的输出信号，所述输出信号主要由信号发生器输出，所述输出信号为单频信号，将单频信号放大得到输出控制信号，信号发生器能够产生多种波形，如正弦波、方波、三角波等，并且通过设置不同的参数来满足各种测试和测量需求。
向振镜发送输出控制信号，驱动系统接收到控制信号后，会驱动电机按照指定的参数和轨迹进行运动，从而带动振镜进行扫描。
S102，接收振镜扫描产生的反馈信号，其中，反馈信号用于表示振镜受控制信号控制进行周期性运动的，通过设置在振镜上的位置传感器来检测振镜的反馈信号，位置传感器是重力传感器、加速度传感器或角度传感器等。
在一般情况下，振镜的反馈信号是单频信号，反馈信号的相位和控制信号的相位之间具有相位差，反馈信号的幅度即振镜转动的角度，反馈信号的幅度增益，即信号放大的程度，与多个因素有关。首先，它与反馈信号的最大幅度和控制信号的最大幅度之间的比值有关。当控制信号的最大幅度增加时，如果反馈信号的最大幅度也相应增加，那么幅度增益就会增大。其次，幅度增益还与控制信号的频率有关。特别地，当控制信号的频率与振镜的谐振频率相匹配时，振镜的振动幅度将达到最大值，从而反馈信号的幅度增益也会达到最大。
S103，处理反馈信号，所述处理为多频处理,如图2所示，该步骤具体包括：
A1、信号采集，首先，通过设置在振镜上的位置传感器（如重力传感器、加速度传感器或角度传感器等）来检测振镜的实时运动状态，并将这些状态信息转换为电信号，即反馈信号，这些反馈信号包含了振镜在不同频率下的运动信息，是后续多频处理的基础。
A2、信号预处理，对采集到的反馈信号进行预处理，包括放大、滤波、数字化等步骤，放大是为了提高信号的幅度，以便后续处理；滤波是为了去除信号中的噪声和干扰，提高信号的信噪比；数字化则是将模拟信号转换为数字信号，便于计算机处理。
A3、频域分析，将预处理后的数字信号进行频域分析，常用的方法包括傅里叶变换（FT）或快速傅里叶变换（FFT），通过频域分析，将时域信号转换为频域信号，得到反馈信号在不同频率下的幅度和相位信息。
A4、多频信号分离，在频域中，根据反馈信号的频率特性，通过设置合适的滤波器或使用数字信号处理技将信号分离成多个不同频率的分量。
A5、频率分量处理，对每个频率分量进行单独处理，包括调整幅度、改变相位、应用滤波器等操作，这些处理操作根据具体的应用需求来设定，以达到改善信号质量、提高系统性能等目的。
A6、信号合成，将处理后的各个频率分量重新组合成一个完整的信号，在合成过程中，需要确保各个分量之间的相位和幅度关系正确，以避免产生不必要的失真或干扰。
A7、反馈控制，将合成后的信号作为新的反馈信号，与控制信号进行比较和分析，根据比较结果，调整控制信号的参数（如频率、幅度、相位等），以实现对振镜运动的精确控制。
A8、迭代优化，重复上述步骤，不断迭代和优化多频处理过程，通过多次迭代，逐渐提高处理精度和效率，实现更加稳定和可靠的系统性能。
S104，采集经多频处理后的反馈信息传输给信号比较器，根据反馈信息确定实际的幅度增益，实际的幅度增益与幅度增益阈值之间的差值为误差，控制装置基于线性闭环控制算法根据得到的误差确定频率调节量，计算反馈信号的实际幅度增益和幅度增益阈值之间的差值，取该差值的绝对值，振镜的实际幅度增益是通过比较控制信号的最大幅度（A1）和振镜反馈信号的最大幅度（A2）来确定的，并且使用公式 10×lg(A2/A1) 来计算。
向振镜发送一个已知最大幅度A1的控制信号，接受该信号，并测量返回的反馈信号的最大幅度A2，其中，A2能够使用示波器或万用表测量，将A1、A2代入公式10×lg(A2/A1)进行计算得出实际幅度增益。
S105，根据误差确定频率调节量，以及根据频率调节量进行频率调节得到输出信号，采集实际幅度增益的信息传输给线性控制器，该采集方式取决于系统的设计和配置，通过有线（如串口、并口、以太网等）或无线方式进行。
另外，线性控制器对反馈信号进行解析和处理，提取出振镜的运动信息，用于实时调整控制信号，形成闭环控制系统，在这个系统中，线性控制器不断地接收来自振镜的反馈信息，并根据这些信息调整控制信号，从而实现对振镜运动的精确控制。这种闭环控制方式能够显著提高系统的稳定性和精度。
具体而言，频率调节量用于对信号发生器的频率进行调节，频率调节量是带符号的，在频率调节量的符号是正时，将信号发生器当前的频率增加频率调节量；在频率调节量的符号是负时，将信号发生器当前的频率减小频率调节量。闭环线性控制算法是指误差和频率调节量成线性的负反馈调节算法，闭环线性控制算法包括但不限于比例积分控制算法、比例微分控制算法、比例控制算法中的任意一种，在闭环线性控制系统中，误差是实际幅度增益（35dB）与最终幅度增益阈值（40dB）之间的差值的绝对值，即5dB。
具体而言， 在比例控制中，频率调节量（Δf）与误差（e）成正比。比例系数（K）决定了误差对频率调节量的影响程度。
Δf=K×e
换句话说，如果K= 1（这只是一个示例值），则5dB的误差将导致5个单位的频率调节量。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
通过多频信号处理和频域分析，系统能够精确地识别振镜在不同频率下的运动特性，如幅度和相位信息，反馈控制环节允许系统根据实时反馈信息调整控制信号，从而实现对振镜运动的高精度控制。
通过对反馈信号进行多频处理，使得振镜进行扫描时，振镜的激光脉冲形状更加稳定，减少振镜工作时的焦点和方向出现偏差的情况，根据反馈信号得到的实际幅度增益和幅度增益阈值之间的误差确定频率调节量，根据频率调节量进行频率调节得到用于驱动振镜进行扫描的控制信号，以实现对振镜的幅度增益的闭环控制，控制振镜的幅度增益的稳定。
实施例二:振镜工作系统在其运行过程中，幅度增益阈值并非恒定不变，而是会受到多种外部因素的影响，特别是温度的变化。当环境温度发生变化时，振镜内部的物理特性会随之改变，这进而会导致幅度增益阈值的调整,具体来说，温度的变化导致振镜材料的热膨胀或收缩，以及电子元件性能的变化，这些都会影响振镜的振幅和响应速度。因此，为了确保振镜系统在不同温度条件下都能维持稳定且高效的运行，就需要对幅度增益阈值进行相应的调整。
本申请实施例在上述实施例的基础上进行一定的优化。
一些实施例中如图3所示，预设一组基于温度的振镜对照组，步骤如下：
S201，在温度能够控制的环境下设置一个振镜工作系统对照组，在这个环境中，能够精准的控制温度并保持稳定，记录不同时间点或稳定状态下的幅度增益阈值，作为基准值。
具体的，在恒温25°C的环境下，我们设置了一个空白对照组，并记录了振镜在该温度下的幅度增益阈值。经过多次测量，我们得出平均幅度增益阈值为X1。
S202，检测幅度增益阈值在不同温度下的表现，在不同的环境温度下运行振镜工作系统，逐渐改变环境温度，并记录每个温度点下振镜的幅度增益阈值。为了更准确地了解温度对幅度增益阈值的影响，需要多次在不同温度点进行实验，并取平均值以减少误差。
具体的，在10°C、20°C、30°C、40°C等温度点下分别运行振镜系统，并记录每个温度点下的幅度增益阈值，假设我们得到的数据如下：10°C时，幅度增益阈值为X2，20°C时，幅度增益阈值为X3（接近X1），30°C时，幅度增益阈值为X4，40°C时，幅度增益阈值为X5。
S203，幅度增益阈值在不同温度下的表现与对照组进行对比，使用线性回归模型来描述温度与幅度增益阈值之间的关系，该回归模型为回归分析模型，通过回归分析模型来拟合这些数据。
具体的，拟合的数据能够得到一个模型，Y=aT+b，其中，Y表示幅度增益阈值，T表示环境温度，a和b均为拟合的数据，通过最小二乘法等方法来估计模型参数 a 和 b，其中，最小二乘法是通过最小化实际观察值与模型预测值之间的平方误差来求解参数的方法。
S204，检测不同环境温度下振镜的幅度阈值，验证的准确性。
通过这个过程，能够根据实际需求预测不同环境温度下振镜的性能表现，确保其在各种温度条件下都能维持稳定且高效的运行。
如图5所示，预测幅度增益阈值的变化，具体步骤如下：
S301，接收不同温度、湿度等环境条件下振镜工作时的幅度增益阈值数据，所述数据包括温度、湿度等环境参数以及对应的幅度增益阈值。
具体的，设定一系列的温度点，例如从-20°C到+60°C，每隔5°C或10°C取一个点，以覆盖振镜可能遇到的工作温度范围，同样的，设定一系列的湿度点，例如从10%RH到90%RH，每隔10%RH或15%RH取一个点，以覆盖可能的湿度范围。
收集到数据后，使用统计分析软件或数据可视化工具对数据进行分析和可视化处理，例如，绘制温度-湿度-幅度增益阈值的三维图或热力图，以更直观地展示数据之间的关系和趋势。此外，使用机器学习算法对数据进行建模和预测分析。
S302，清洗和整理集到的数据，去除异常值或错误数据，确保模型输入的质量，基于收集到的数据建立幅度增益阈值与温度等环境因素之间的预测模型，所述预测模型有线性回归、支持向量机、神经网络等。
S303，输入历史温度与幅度增益阈值的数据，线性回归模型检测出预测的幅度增益阈值。
具体的，使用最小二乘法（OLS）来估计线性回归模型的参数a（斜率）和b（截距）。通过计算，Y=aT+b，如果a=0.2且b=10，则方程为：Y = 0.2T + 10，25°C时，幅度增益阈值为15，20°C时，幅度增益阈值为14。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
通过上述建立对照组和对幅度增益阈值进行预测，提前预测幅度增益的变化趋势，能够提前调整振镜的控制参数，避免由于环境因素突然变化导致性能下降，系统能够自动适应环境的变化，提高系统的稳定性。
实施例三:振镜工作系统在其运行过程中，幅度增益阈值并非恒定不变，而是会受到多种外部因素的影响，特别是湿度的变化。当环境湿度发生变化时，振镜内部的物理特性会随之改变，这进而会导致幅度增益阈值的调整,具体来说，湿度的变化会导致电子元件性能的变化，这些都会影响振镜的振幅和响应速度。因此，为了确保振镜系统在不同湿度条件下都能维持稳定且高效的运行，就需要对幅度增益阈值进行相应的调整。
申请实施例在上述实施例的基础上进行一定的优化。
如图4所示，一些实施例中，预设一组基于湿度的振镜对照组，步骤如下：
S401，设置另一个振镜工作系统对照组在湿度能够控制的环境下，在这个环境中，能够精准的控制湿度的封闭实验室或测试环境，确保该环境能够稳定地维持在不同湿度水平下，并且湿度变化对外部环境的影响较小。
具体的，从20%RH开始，每隔10%RH设置一个测试点，直到90%RH，测试点设置为20%RH、30%RH、40%RH...直到90%RH，确保湿度稳定并持续一段时间，以便进行准确的测试。
S402，处理系统中的电子元件，对其进行防潮，例如使用防潮剂、密封盒或防潮涂层等。确保在高湿度环境下，电子元件不会因受潮而受损或短路。
绝缘检查，在测试之前，对系统中的电路和连接进行绝缘检查，使用兆欧表检查电线和接头的绝缘电阻，确保没有裸露的电线或潜在的短路点，这有助于减少在高湿度环境中发生意外的风险。
过热保护，确保系统具有过热保护功能，以防在高湿度环境中，由于元件过热而导致系统损坏，过热保护装置应在温度达到设定值时及时切断电源或降低功耗，当温度超过60°C时，过热保护开关会切断电源，防止元件过热损坏。
S403，初始化系统，确保系统处于正常工作状态。这包括检查电源、信号发生器、电机和振镜等关键部件的运行情况，检查电源供应是否正常，电机是否能正常转动，按照S101-S105的步骤进行。
S404，采集的反馈信号确定实际幅度增益，根据步骤104和105对每个湿度点下的幅度增益误差进行计算，使用统计分析软件或数据可视化工具对收集到的数据进行分析，绘制图表和曲线图来展示不同湿度水平下系统的性能变化，通过比较不同测试点的数据，找出湿度对系统性能的具体影响通过对比得出在常规湿度下幅度增益阈值。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
通过设计的湿度对照组实验，准确捕捉不同湿度环境条件下幅度增益的变化规律。预测幅度增益的潜在变化趋势，从而在环境因素发生突变之前，预先调整振镜的控制参数，赋予了系统高度的环境适应能力，在复杂多变的工作环境中，系统能够自主感知环境条件的细微变化，并据此调整自身的工作状态，确保性能的稳定性和可靠性。这种自适应能力不仅提高了系统的运行效率，也大大减少了因环境变化导致的性能下降风险。
实施例四:当使用预测机制得出的幅度阈值初步结果不够精确时，为了确保其准确性和可靠性，我们需要将其与通过的对照组数据进行详细的对比和分析，该对照组包括两组，分别是温度与湿度。这个对比过程将帮助我们识别预测值与实际值之间的差异，并基于这些差异来修正或调整预测值。
本申请实施例在上述实施例的基础上进行一定的优化。
首先，输入一系列幅度增益阈值的预测值，这些预测值通常与特定的温度和湿度条件相对应。将这些预测值整理成一份清晰的数据列表或数据集，同时，收集温度对照组和湿度对照组在相同或相似条件下通过实验或测量得到的幅度增益阈值数据。这些数据应涵盖与预测值相对应的温度和湿度范围，以便进行准确的对比。
其次，将预测数据集与对照组数据集进行条件匹配。确保每个预测值都有与之对应的实际测量值，这些测量值应在相似的温度和湿度条件下获得。
然后，对预测值与实际测量值进行逐点对比，在相同或相近的温度和湿度条件下，将预测幅度增益阈值与实验或测量得到的实际幅度增益阈值进行比较。
接着，计算预测值与实际值之间的差异。通过简单的差值计算或使用更复杂的统计指标（如均方误差、相对误差等）来完成，为了更直观地了解差异的大小和趋势，使用图表（如散点图、折线图等）来展示预测值与实际值之间的关系。这有助于识别潜在的异常值或模式。
最后，观察预测值与实际值之间的差异是否随温度或湿度的变化而呈现某种趋势。例如，在某些温度或湿度范围内，预测误差更大，根据差异分析的结果和校准建议，对预测模型进行必要的调整和优化。通过修改模型参数、添加新的输入特征或引入更复杂的算法来实现，使用新的数据集对校准后的模型进行验证。确保校准后的模型在预测幅度增益阈值时具有更高的准确性和可靠性。
具体地，将通过与温度对照组、湿度对照组相对比得出更精确的幅度增益阈值，将这个幅度增益阈值代入到步骤S104中，使得实际的幅度增益与幅度增益阈值之间的差值更加准确，提高振镜工作的稳定性。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
基于对比和分析的结果，我们将对预测值进行校准或调整。这包括修改预测模型的参数、优化输入数据的处理方式、调整实验条件等。通过这些调整，使预测值更加接近实际值，从而提高其精确性和可靠性。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种振镜控制系统，其特征在于，包括：
S101,接收来自客户端发送的输出信号，所述输出信号由信号发生器输出，所述输出信号为单频信号，将单频信号放大得到输出控制信号；
向振镜发送输出控制信号，驱动系统接收到控制信号后，会驱动电机按照指定的参数和轨迹进行运动，从而带动振镜进行扫描；
S102,接收振镜扫描产生的反馈信号，其中，反馈信号用于表示振镜受控制信号控制进行周期性运动的，通过设置在振镜上的位置传感器来检测振镜的反馈信号；
S103，处理反馈信号，所述处理为多频处理，多频处理是同时处理和分析多个不同频率或频带的信号；
S104，采集经多频处理后的反馈信息传输给信号比较器，根据反馈信息确定实际的幅度增益，实际的幅度增益与幅度增益阈值之间的差值为误差，基于线性闭环控制算法根据得到的误差确定频率调节量，振镜的实际幅度增益是通过比较控制信号的最大幅度A1和振镜反馈信号的最大幅度A2来确定的，并且使用公式 10×lg(A2/A1) 来计算；
S105，接收误差信息，根据误差确定频率调节量，频率调节量Δf与误差e成正比，比例系数K决定了误差对频率调节量的影响程度，通过Δf=K×e计算频率调节量，根据频率调节量进行频率调节得到输出信号；
所述多频处理的步骤如下：
A1、采集信号，通过设置在振镜上的位置传感器来检测振镜的实时运动状态，并将这些状态信息转换为电信号；
A2、预处理信号，对采集到的反馈信号进行预处理；
A3、分析频域，将预处理后的数字信号进行频域分析，通过频域分析，将时域信号转换为频域信号，得到反馈信号在不同频率下的幅度和相位信息；
A4、分离多频信号，在频域中，根据反馈信号的频率特性，通过设置合适的滤波器或使用数字信号处理技将信号分离成多个不同频率的分量；
A5、处理频率分量，对每个频率分量进行单独处理；
A6、合成信号，将处理后的各个频率分量重新组合成一个完整的信号；
A7、控制反馈，将合成后的信号作为新的反馈信号，与控制信号进行比较和分析，根据比较结果，调整控制信号的参数，以实现对振镜运动的精确控制；
A8、迭代优化，重复上述步骤，不断迭代和优化多频处理过程。
2.如权利要求1所述的一种振镜控制系统，其特征在于，在步骤S101中振镜的反馈信号是单频信号，反馈信号的相位和控制信号的相位之间具有相位差，反馈信号的幅度即振镜转动的角度，反馈信号的幅度增益，即信号放大的程度。
3.如权利要求1所述的一种振镜控制系统，其特征在于，预设一组温度振镜对照组，步骤如下：
S201，设置一个振镜工作系统对照组，该对照组设置在能够精准的控制温度并保持稳定的环境中，记录不同时间点或稳定状态下的幅度增益阈值，作为基准值；
S202，检测幅度增益阈值在不同温度下的值，在不同的环境温度下运行振镜工作系统，逐渐改变环境温度，并记录每个温度点下振镜的幅度增益阈值，为了更准确地了解温度对幅度增益阈值的影响，需要多次在不同温度点进行实验，并取平均值以减少误差；
S203，检测出的值与对照组进行对比，使用线性回归模型来描述温度与幅度增益阈值之间的关系，该回归模型为回归分析模型，通过回归分析模型来拟合这些数据；
S204，验证幅度增益阈值的准确性。
4.如权利要求3所述的一种振镜控制系统，其特征在于，预测幅度增益阈值变化包括：
S301，接收不同温度、湿度环境条件下振镜工作时的幅度增益阈值数据，所述数据包括温度、湿度环境参数以及对应的幅度增益阈值；
收集到数据后，使用统计分析软件或数据可视化工具对数据进行分析和可视化处理；
S302，清洗和整理集到的数据，去除异常值或错误数据，确保模型输入的质量，基于收集到的数据建立幅度增益阈值与温度之间的预测模型，所述预测模型有线性回归、支持向量机、神经网络；
S303，输入整理过的历史温度与幅度增益阈值的数据，线性回归模型检测出预测的幅度增益阈值。
5.如权利要求1所述的一种振镜控制系统，其特征在于，预设一组基于湿度的振镜对照组，步骤如下：
S401，设置另一个振镜工作系统对照组在湿度能够控制的环境下，在这个环境中，能够精准的控制湿度的封闭实验室或测试环境；
S402，处理系统中的电子元件，对其进行防潮，确保在高湿度环境下，电子元件不会因受潮而受损或短路；
S403，初始化系统，确保系统处于正常工作状态；
S404，采集的反馈信号确定实际幅度增益，根据步骤S104和S105对每个湿度点下的幅度增益误差进行计算，使用统计分析软件或数据可视化工具对收集到的数据进行分析。
6.如权利要求1所述的一种振镜控制系统，其特征在于，线性闭环控制算法是指误差和频率调节量成线性的负反馈调节算法，闭环线性控制算法包括但不限于比例积分控制算法、比例微分控制算法、比例控制算法。
7.如权利要求3所述的一种振镜控制系统，其特征在于，拟合的数据能够得到一个模型，Y=aT+b，其中，Y表示幅度增益阈值，T表示环境温度，通过最小二乘法来估计模型参数 a和 b，所述最小二乘法是通过最小化实际观察值与模型预测值之间的平方误差来求解参数的方法。
8.如权利要求5所述的一种振镜控制系统，其特征在于，首先，输入一系列幅度增益阈值的预测值；
其次，将预测数据集与对照组数据集进行条件匹配；
然后，对预测值与实际测量值进行逐点对比，在相同或相近的温度和湿度条件下，将预测幅度增益阈值与实验或测量得到的实际幅度增益阈值进行比较；
接着，计算预测值与实际值之间的差异，使用图表来展示预测值与实际值之间的关系；
最后，观察预测值与实际值之间的差异是否随温度或湿度的变化而呈现某种趋势，通过与两组对照组进行对比得到最终幅度增益阈值。
9.如权利要求8所述的一种振镜控制系统，其特征在于，将通过与温度对照组、湿度对照组相对比得出更精确的幅度增益阈值，将这个幅度增益阈值代入到步骤S104中。
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