[發(fā)明專利]一種用于液晶光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的控制器整定方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010138053.5
• 申請(qǐng)日: 2020-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN111323985A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡婕;郭弘揚(yáng);任曦;杜升平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G02F1/29
• 分類號(hào): G02F1/29;G05B19/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于液晶光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的控制器整定方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：

步驟一：建立二維光束偏轉(zhuǎn)模型，生成相應(yīng)的灰度相位調(diào)制圖；

步驟二：搭建光束控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過基于FPGA的HDMI驅(qū)動(dòng)器和計(jì)算機(jī)共同組成數(shù)據(jù)處理單元；

步驟三：通過頻響儀將正弦形式的電極相位差輸送給基于FPGA的HDMI驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)相位差生成連續(xù)相位調(diào)制圖，再將相位調(diào)制圖輸入給液晶空間光調(diào)制器；

步驟四：利用光電位置敏感器件(PSD)采集光束偏轉(zhuǎn)脫靶量，通過數(shù)據(jù)處理單元將輸出信號(hào)，即連續(xù)脫靶量反饋給計(jì)算機(jī)，并通過頻響儀對(duì)輸入和輸出信號(hào)做快速傅立葉變換得到幅頻相頻特性曲線；

步驟五：通過幅頻相頻特性曲線計(jì)算得出被控對(duì)象模型，通過Ziegler整定法對(duì)模型進(jìn)行PID控制器設(shè)計(jì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于液晶光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的控制器整定方法，其特征在于：

步驟一中根據(jù)液晶靶面點(diǎn)陣式結(jié)構(gòu)，結(jié)合微波相控陣原理，建立基于液晶的二維光束偏轉(zhuǎn)模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于液晶光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的控制器整定方法，其特征在于：

步驟二中搭建基于液晶的二維光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，液晶空間光調(diào)制器采用Pluto系列，將HDMI驅(qū)動(dòng)器和計(jì)算機(jī)視為數(shù)據(jù)處理單元。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于液晶光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的控制器整定方法，其特征在于：

步驟三中通過頻響儀將正弦形式的電極相位差輸送給基于FPGA的HDMI驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)接收到的正弦信號(hào)生成相位調(diào)制圖，再將生成的相位調(diào)制圖輸入給液晶空間光調(diào)制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)光波的相位調(diào)制。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于液晶光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的控制器整定方法，其特征在于：

步驟四中通過光電位置敏感器件(PSD)非成像探測(cè)光束偏轉(zhuǎn)脫靶量，并通過數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行脫靶量質(zhì)心分析，進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理將輸出脫靶量反饋給頻響儀，同時(shí)可以減小反饋延遲，利用頻響儀對(duì)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)做快速傅立葉變換得到幅頻相頻特性曲線。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于液晶光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的控制器整定方法，其特征在于：

步驟五中將幅頻相頻特性曲線看作一組伯德圖，根據(jù)伯德圖擬合出對(duì)應(yīng)的模型，即傳遞函數(shù)，接著通過Ziegler整定經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)傳遞函數(shù)進(jìn)行PID控制器的設(shè)計(jì)，PID控制器是一種線性控制器，其傳遞函數(shù)為：

其中，k_p為比例系數(shù)，k_i為積分時(shí)間系數(shù)，k_d為微分時(shí)間系數(shù)，比例環(huán)節(jié)可以有效減少偏差，積分環(huán)節(jié)可用于消除靜差，以提高系統(tǒng)的無差度，微分環(huán)節(jié)反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)，能夠在偏差信號(hào)變得太大之前引入一個(gè)有效的修正信號(hào)，以減少調(diào)節(jié)時(shí)間，Ziegler整定經(jīng)驗(yàn)公式基于帶有延遲的一階傳遞函數(shù)模型，被控對(duì)象模型可表示為：

式中，參數(shù)k、L和T可以通過實(shí)驗(yàn)測(cè)取被控對(duì)象的階躍響應(yīng)得到，a＝kL/T來獲得，根據(jù)Ziegler整定公式可以設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的PID控制器。