[發明專利]一種用于液晶光束偏轉系統的控制器整定方法

在審

• 申請號: 202010138053.5
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111323985A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 胡婕;郭弘揚;任曦;杜升平
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G02F1/29
• 分類號: 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系統的控制器整定方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：

步驟一：建立二維光束偏轉模型，生成相應的灰度相位調制圖；

步驟二：搭建光束控制實驗平臺，通過基于FPGA的HDMI驅動器和計算機共同組成數據處理單元；

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驅動器，驅動器根據相位差生成連續相位調制圖，再將相位調制圖輸入給液晶空間光調制器；

步驟四：利用光電位置敏感器件(PSD)采集光束偏轉脫靶量，通過數據處理單元將輸出信號，即連續脫靶量反饋給計算機，并通過頻響儀對輸入和輸出信號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算得出被控對象模型，通過Ziegler整定法對模型進行PID控制器設計。

2.根據權利要求1所述的一種用于液晶光束偏轉系統的控制器整定方法，其特征在于：

步驟一中根據液晶靶面點陣式結構，結合微波相控陣原理，建立基于液晶的二維光束偏轉模型。

3.根據權利要求1所述的一種用于液晶光束偏轉系統的控制器整定方法，其特征在于：

步驟二中搭建基于液晶的二維光束偏轉系統實驗平臺，液晶空間光調制器采用Pluto系列，將HDMI驅動器和計算機視為數據處理單元。

4.根據權利要求1所述的一種用于液晶光束偏轉系統的控制器整定方法，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驅動器，驅動器根據接收到的正弦信號生成相位調制圖，再將生成的相位調制圖輸入給液晶空間光調制器，實現對光波的相位調制。

5.根據權利要求1所述的一種用于液晶光束偏轉系統的控制器整定方法，其特征在于：

步驟四中通過光電位置敏感器件(PSD)非成像探測光束偏轉脫靶量，并通過數據處理單元進行脫靶量質心分析，進行數字信號處理將輸出脫靶量反饋給頻響儀，同時可以減小反饋延遲，利用頻響儀對輸入信號和輸出信號做快速傅立葉變換得到幅頻相頻特性曲線。

6.根據權利要求1所述的一種用于液晶光束偏轉系統的控制器整定方法，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，根據伯德圖擬合出對應的模型，即傳遞函數，接著通過Ziegler整定經驗公式對傳遞函數進行PID控制器的設計，PID控制器是一種線性控制器，其傳遞函數為：

其中，k_p為比例系數，k_i為積分時間系數，k_d為微分時間系數，比例環節可以有效減少偏差，積分環節可用于消除靜差，以提高系統的無差度，微分環節反映偏差信號的變化趨勢，能夠在偏差信號變得太大之前引入一個有效的修正信號，以減少調節時間，Ziegler整定經驗公式基于帶有延遲的一階傳遞函數模型，被控對象模型可表示為：

式中，參數k、L和T可以通過實驗測取被控對象的階躍響應得到，a＝kL/T來獲得，根據Ziegler整定公式可以設計出對應的PID控制器。