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

　　團隊介紹

　　

　　團隊合影照片

　　華中科技大學裝備數字化控制課題組，由導師龔時華教授及帶領的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機械科學與工程學院“制造裝備數字化國家工程研究中心”，主要研究方向為裝備自動化控制，數控技術，視覺伺服等。

　　研究背景

　　本篇論文選題來源于國家重點研發計劃“基于超導回旋加速器的質子放療裝備研發”項目子課題“質子治療旋轉機架”(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，質子治療經過長時間的探索后，已經成為當前放療領域的一大前沿熱點。旋轉機架是質子放療設備的重要組成部分，其主要特點是質量大、尺寸大、轉動慣量大，因此對電機選型與運動控制系統設計有更高的要求。

　　本文針對質子放療設備旋轉機架的定位控制技術開展研究，開發了一套基于PLC的質子治療旋轉機架定位控制系統，以滿足質子放療設備的工作要求。

　　研究成果解讀

　　本文針對質子治療旋轉機架質量大、尺寸大、轉動慣量大、定位精度要求高等特點，設計開發的一套大慣量質子治療旋轉機架定位控制系統，經現場實驗驗證，該定位控制系統能夠保證旋轉機架在-180?～180?角度范圍、轉速1 rpm的條件下，角度定位精度達到0.0113?，滿足旋轉機架的定位要求，為質子放療設備的運行提供了保障。

　　研究路線 

　　研究路線圖

　　本文針對質子放療設備旋轉機架的定位控制技術開展研究，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可靠性要求，開發了一套基于PLC的質子治療旋轉機架定位控制系統，對其硬件、軟件部分進行了選型、設計，研究其運動控制模型，并進行了參數的整定，最后通過質子治療旋轉機架的現場試驗驗證了該定位控制系統能夠滿足放療過程中的控制要求。

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