使用预加重技术增益补偿方法论电流镜的比例 - 积分 - 微分控制正弦扫描
Summary
我们提出通过使用预加重技术来扩展对应的频率的方法。该方法补偿了正弦波路径使用比例 – 积分 – 微分控制跟踪检流计镜的增益降低。
Abstract
检流计反射镜被用于由于其高的速度和精度的光学应用，如目标跟踪，图中，和扫描控制。但是，检流计镜的响应是由它的惯性限制;因此，当控制路径是陡峭的检流计反射镜的增益被减小。在本研究中，我们提出使用预加重技术以补偿正弦波路径检流计反射镜使用比例 – 积分 – 微分（PID）控制的跟踪的增益降低以延长相应频率的方法。预加重技术获得用于预先期望的输出值的输入值。应用这种方法来控制检流计镜，检流计镜在各频率下的原始增益和振幅为正弦波路径使用PID控制器跟踪计算。其中PID控制不见效，保持在0 dB的增益来提高轨迹跟踪精度，有可能扩展，其中可以在不调整PID控制参数来获得0dB的增益的速度范围。然而，如果只存在一个频率，放大是可能的单个预加重系数。因此，正弦波适合于这种技术，与三角形和锯齿波。因此，我们可以采用预加重技术，预先配置的参数，我们不需要额外的准备主动控制模型和硬件。这些参数预加重系数设置后的下一个周期内，立即更新，因为开环。换句话说，以视控制器作为一个黑盒子，我们需要知道只有输入 – 输出比，且不需要详细的建模。这种简单让我们的系统能够很容易地嵌入到应用中。使用用于运动模糊补偿系统的预加重技术和以评价方法实验我们的方法进行说明。
Introduction
各种光学致动器和适合于各种光学应用的控制方法，已经提出和开发的1，2。这些光学致动器能够控制光路;检流计反射镜特别提供在准确度，速度，移动性方面的良好平衡，和成本3，4，5。实际上，由速度和检流计反射镜的精确度提供的优点已导致对实现各种光学应用，如目标跟踪和附图中，扫描控制和运动模糊补偿6，7，8，9，10， 11，12。然而，在我们以前的运动模糊补偿电容上系统，采用比例 – 积分 – 微分检流计镜（PID）控制器提供的小的增益;因此，难以实现更高的频率和更快的速度11。
在另一方面，PID控制是一种广泛使用的方法，因为它满足跟踪精度13的一定的水平。各种各样的方法已经被提出来纠正PID控制的增益。作为一个典型的解决方案，PID控制参数调谐手动进行。然而，这需要时间和特殊技能来维持。一个更复杂的方法中，自动调节功能，以自动确定参数，已经提出并广泛用于14。用于高速操作的跟踪精度是使用自动调谐功能的比例增益值P增加时提高。然而，这也增加了在低速范围内的收敛时间和噪声。因此，跟踪精度不吨一定改善。虽然自调谐控制器可以被调谐以设定PID控制合适的参数，调谐介绍，因为需要以获得合适的参数的延迟;因此，很难采取实时应用15此方法。延长的PID控制器16，17和一个扩展预测控制器18已被提出以延长一般的PID控制，并提高检流计反射镜，适用于各种的跟踪路径，比如三角波，锯齿波，和正弦波的跟踪性能。然而，在这些系统中，振镜系统被视为一个黑盒子，而被要求控制系统的模型和控制系统不被视为一个黑盒子。因此，这些方法都需要对彼此电流镜模型进行更新。此外，尽管Mnerie 等。验证他们的F方法ocusing进行了详细的输出波形和相位，他们的研究并没有包括整个波的衰减。事实上，在我们以往的研究11，增益显著当正弦频率高，从而表明有必要弥补整个波的增益下降。
在这项研究中，我们的用于与PID控制12增益补偿过程是基于所述预加重技术19，20，21 -a方法，以提高通信的质量或速度在通信工程-其使得一个实验系统的结构使用现有设备。 图1示出的流动结构。预加重技术能够预先获得从输入值，其中PID控制不是有效的所希望的输出值，即使检流计镜及其控制器被视为黑盒子。这使他们能够扩大在其中可以在不调整PID控制参数来获得0dB的增益的频率和振幅范围。
当增益被放大，检流计镜的响应特性通常不同在不同的频率，因此，我们需要以扩增具有放大系数的各频率。因此，正弦波适合于预加重技术中，只有一个在每个正弦波频率。在这项研究中，因为我们应用增益补偿来实现运动模糊补偿，所述控制信号被限制为正弦波扫描，和正弦波信号构成的单一频率，不像其他波，诸如三角形和锯齿波。此外，输入信号到检流计反射镜的下一个周期内，立即更新，因为开环预加重后系数被设置的。换句话说，我们需要ŧø知道只有输入 – 输出比，把该控制器作为一个黑盒子，并且不需要详细的建模。这种简单让我们的系统能够很容易地嵌入到应用中。
这种方法的总体目标是建立的运动模糊补偿的实验步骤，通过使用预加重技术增益补偿的应用程序。多个硬件装置在这些过程中使用，例如检流计镜，照相机，输送带，照明，和透镜。用C ++编写Central软件用户开发的程序也构成了系统的一部分。 图2示出实验装置的示意图。检流计镜具有增益补偿的角速度旋转，从而使得可以从图像评价的模糊量。
Protocol
Representative Results
Discussion
本文介绍能够膨胀的正弦波的频率范围内实现高精度的轨迹与PID控制跟踪的过程。由于检流计镜的响应是由它的惯性限制，关键是要使用检流计镜时的控制路径是陡峭的。然而，在本研究中，我们提出了以提高控制的规范，然后通过验证获得的实验结果的方法等。
在我们的程序，步骤2.5是最关键的一步。我们获得从线性内插系数预加重的系数利用任意的频率。如果没有?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者没有确认。
Materials
| Galvanometer mirror | GSI | M3s X axis | |
| Custom-made metal jig | ASKK | – | With circular hole for galvanometer mirror |
| Optical carrier | SIGMAKOKI | CAA-60L | |
| Optical bench | SIGMAKOKI | OBT-1500LH | |
| Oscilloscope | Tektronix | MSO 4054 | |
| AD/DA board | Interface | PCI-361216 | |
| PC | DELL | Precision T3600 | |
| Galvanometer mirror servo controller | GSI | Minisax | |
| Lens | Nikkor | AF-S NIKKOR 200mm f/2G ED VR II | |
| High-speed camera | Mikrotron | Eosens MC4083 | Discontinued, but sold as MC4087. The cable connection is different from MC4083 |
| Conveyor belt | ASUKA | – | With a speed-control motor(BX5120A-A made by Oriental Motor), iron rubber belt(100-F20-800A-J made by NOK), and so on |
| Printable tape | A-one | F20A4-6 | |
| Photographic texture | Shutterstock, Inc. | 231357754 | Printed computer motherboard with microcircuit, close up |
| Terminal block | Interface | TNS-6851B | |
| CoaXPress board | AVALDATA | APX-3664 | |
| MATLAB | mathworks | MATLAB R2015a |
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