摘要：旋转机架是质子放疗设备的重要组成部分，其主要特点是质量大、尺寸大、转动惯量大，运行时需要保证机架平稳加减速启停及精准定位。针对旋转机架的定位控制需求，对控制系统的硬件、软件部分进行了选型、设计，研究了系统的控制模型，并进行了参数整定，开发了一套基于PLC 的质子治疗旋转机架定位控制系统。现场试验结果表明：开发的质子治疗旋转机架定位控制系统能够保证旋转机架在-180˚～180˚角度范围、转速1 r/min 的条件下，角度定位精度达到0.011 3˚，满足质子放疗设备的工作要求。

　　团队介绍

　　团队合影照片

　　华中科技大学装备数字化控制课题组，由导师龚时华教授及带领的6位博士研究生、4位硕士研究生组成。团队依托于华中科技大学机械科学与工程学院“制造装备数字化国家工程研究中心”，主要研究方向为装备自动化控制，数控技术，视觉伺服等。

　　研究背景

　　本篇论文选题来源于国家重点研发计划“基于超导回旋加速器的质子放疗装备研发”项目子课题“质子治疗旋转机架”(项目编号：2016YFC0105306)。

　　近年来，针对恶性肿瘤的治疗，放射治疗起着重要的作用，其中，质子治疗经过长时间的探索后，已经成为当前放疗领域的一大前沿热点。旋转机架是质子放疗设备的重要组成部分，其主要特点是质量大、尺寸大、转动惯量大，因此对电机选型与运动控制系统设计有更高的要求。

　　本文针对质子放疗设备旋转机架的定位控制技术开展研究，开发了一套基于PLC的质子治疗旋转机架定位控制系统，以满足质子放疗设备的工作要求。

　　研究成果解读

　　本文针对质子治疗旋转机架质量大、尺寸大、转动惯量大、定位精度要求高等特点，设计开发的一套大惯量质子治疗旋转机架定位控制系统，经现场实验验证，该定位控制系统能够保证旋转机架在-180˚～180˚角度范围、转速1 rpm的条件下，角度定位精度达到0.0113˚，满足旋转机架的定位要求，为质子放疗设备的运行提供了保障。

　　研究路线 

　　研究路线图

　　本文针对质子放疗设备旋转机架的定位控制技术开展研究，为保证其定位精度和运动性能，并考虑到多运动模式以及系统可靠性要求，开发了一套基于PLC的质子治疗旋转机架定位控制系统，对其硬件、软件部分进行了选型、设计，研究其运动控制模型，并进行了参数的整定，最后通过质子治疗旋转机架的现场试验验证了该定位控制系统能够满足放疗过程中的控制要求。

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