摘要：旋轉(zhuǎn)機架是質(zhì)子放療設(shè)備的重要組成部分，其主要特點是質(zhì)量大、尺寸大、轉(zhuǎn)動慣量大，運行時需要保證機架平穩(wěn)加減速啟停及精準定位。針對旋轉(zhuǎn)機架的定位控制需求，對控制系統(tǒng)的硬件、軟件部分進行了選型、設(shè)計，研究了系統(tǒng)的控制模型，并進行了參數(shù)整定，開發(fā)了一套基于PLC 的質(zhì)子治療旋轉(zhuǎn)機架定位控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場試驗結(jié)果表明：開發(fā)的質(zhì)子治療旋轉(zhuǎn)機架定位控制系統(tǒng)能夠保證旋轉(zhuǎn)機架在-180?～180?角度范圍、轉(zhuǎn)速1 r/min 的條件下，角度定位精度達到0.011 3?，滿足質(zhì)子放療設(shè)備的工作要求。

　　團隊介紹

　　團隊合影照片

　　華中科技大學(xué)裝備數(shù)字化控制課題組，由導(dǎo)師龔時華教授及帶領(lǐng)的6位博士研究生、4位碩士研究生組成。團隊依托于華中科技大學(xué)機械科學(xué)與工程學(xué)院“制造裝備數(shù)字化國家工程研究中心”，主要研究方向為裝備自動化控制，數(shù)控技術(shù)，視覺伺服等。

　　研究背景

　　本篇論文選題來源于國家重點研發(fā)計劃“基于超導(dǎo)回旋加速器的質(zhì)子放療裝備研發(fā)”項目子課題“質(zhì)子治療旋轉(zhuǎn)機架”(項目編號：2016YFC0105306)。

　　近年來，針對惡性腫瘤的治療，放射治療起著重要的作用，其中，質(zhì)子治療經(jīng)過長時間的探索后，已經(jīng)成為當前放療領(lǐng)域的一大前沿?zé)狳c。旋轉(zhuǎn)機架是質(zhì)子放療設(shè)備的重要組成部分，其主要特點是質(zhì)量大、尺寸大、轉(zhuǎn)動慣量大，因此對電機選型與運動控制系統(tǒng)設(shè)計有更高的要求。

　　本文針對質(zhì)子放療設(shè)備旋轉(zhuǎn)機架的定位控制技術(shù)開展研究，開發(fā)了一套基于PLC的質(zhì)子治療旋轉(zhuǎn)機架定位控制系統(tǒng)，以滿足質(zhì)子放療設(shè)備的工作要求。

　　研究成果解讀

　　本文針對質(zhì)子治療旋轉(zhuǎn)機架質(zhì)量大、尺寸大、轉(zhuǎn)動慣量大、定位精度要求高等特點，設(shè)計開發(fā)的一套大慣量質(zhì)子治療旋轉(zhuǎn)機架定位控制系統(tǒng)，經(jīng)現(xiàn)場實驗驗證，該定位控制系統(tǒng)能夠保證旋轉(zhuǎn)機架在-180?～180?角度范圍、轉(zhuǎn)速1 rpm的條件下，角度定位精度達到0.0113?，滿足旋轉(zhuǎn)機架的定位要求，為質(zhì)子放療設(shè)備的運行提供了保障。

　　研究路線 

　　研究路線圖

　　本文針對質(zhì)子放療設(shè)備旋轉(zhuǎn)機架的定位控制技術(shù)開展研究，為保證其定位精度和運動性能，并考慮到多運動模式以及系統(tǒng)可靠性要求，開發(fā)了一套基于PLC的質(zhì)子治療旋轉(zhuǎn)機架定位控制系統(tǒng)，對其硬件、軟件部分進行了選型、設(shè)計，研究其運動控制模型，并進行了參數(shù)的整定，最后通過質(zhì)子治療旋轉(zhuǎn)機架的現(xiàn)場試驗驗證了該定位控制系統(tǒng)能夠滿足放療過程中的控制要求。

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