आनुपातिक-इंटीग्रल विभेदकों नियंत्रण में एक गैल्वेनोमीटर मिरर की एक sinusoidal स्कैन के लिए लाभ-मुआवजा पद्धति पूर्व जोर तकनीक का उपयोग करते हुए
Summary
हम एक पूर्व जोर तकनीक का उपयोग करके इसी आवृत्ति विस्तार करने के लिए एक विधि का प्रस्ताव। इस विधि साइन लहर रास्ते में एक गैल्वेनोमीटर दर्पण के लाभ में कमी आनुपातिक-अभिन्न-अंतर नियंत्रण का उपयोग कर ट्रैक के लिए क्षतिपूर्ति।
Abstract
गैल्वेनोमीटर दर्पण उनके उच्च गति और सटीकता की वजह से इस तरह के लक्ष्य ट्रैकिंग, ड्राइंग, और स्कैनिंग नियंत्रण के रूप में ऑप्टिकल अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं। हालांकि, एक गैल्वेनोमीटर दर्पण के जवाबदेही उसकी जड़ता द्वारा सीमित है; इसलिए, एक गैल्वेनोमीटर दर्पण के लाभ कम हो जब नियंत्रण पथ खड़ी है। इस शोध में, हम आनुपातिक-अभिन्न-अंतर (पीआईडी) नियंत्रण का उपयोग कर ट्रैक साइन लहर रास्ते में गैल्वेनोमीटर दर्पण के लाभ में कमी की भरपाई के लिए एक पूर्व जोर तकनीक का उपयोग इसी आवृत्ति विस्तार करने के लिए एक विधि का प्रस्ताव। पूर्व जोर तकनीक अग्रिम में एक वांछित निर्गम मूल्य के लिए एक इनपुट मूल्य प्राप्त करता है। गैल्वेनोमीटर दर्पण, प्रत्येक आवृत्ति में एक गैल्वेनोमीटर दर्पण के कच्चे लाभ और साइन-लहर पथ एक PID नियंत्रक का उपयोग कर ट्रैक के लिए आयाम नियंत्रित करने के लिए इस विधि को लागू करने की गणना की गई थी। कहाँ पीआईडी नियंत्रण प्रभावी नहीं है, 0 डीबी की बढ़त को बनाए रखने प्रक्षेपवक्र ट्रैकिंग सटीकता में सुधार करने, यह संभव हैगति सीमा, जिसमें 0 डीबी की बढ़त के पीआईडी नियंत्रण पैरामीटर्स की ट्यूनिंग के बिना प्राप्त किया जा सकता का विस्तार करें। हालांकि, अगर वहाँ केवल एक ही आवृत्ति है, प्रवर्धन संभव एक भी पूर्व जोर गुणांक के साथ है। इसलिए, साइन वेव इस तकनीक, त्रिकोणीय और sawtooth तरंगों विपरीत के लिए उपयुक्त है। इसलिए, हम पहले से पैरामीटर कॉन्फ़िगर करने की एक पूर्व जोर तकनीक गोद ले सकते हैं, और हम अतिरिक्त सक्रिय नियंत्रण मॉडल और हार्डवेयर तैयार की जरूरत नहीं है। मापदंडों खुला पाश की वजह से अगले चक्र के भीतर तुरंत अपडेट किया जाता है के बाद पूर्व जोर गुणांक सेट कर रहे हैं। दूसरे शब्दों में, एक ब्लैक बॉक्स के रूप में नियंत्रक के संबंध में करने के लिए, हम केवल इनपुट करने के लिए उत्पादन अनुपात पता करने की जरूरत है, और विस्तृत मॉडलिंग की आवश्यकता नहीं है। इस सादगी हमारी प्रणाली आसानी से अनुप्रयोगों में एम्बेड करने के लिए अनुमति देता है। हमारे विधि को अपने मोशन कलंक मुआवजा प्रणाली के लिए पूर्व जोर तकनीक और प्रयोग विधि का मूल्यांकन करने के आयोजित का उपयोग कर समझाया गया है।
Introduction
विभिन्न ऑप्टिकल प्रवर्तक और विभिन्न ऑप्टिकल अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नियंत्रण तरीकों का प्रस्ताव और 1 विकसित की है, 2 की है। इन ऑप्टिकल प्रवर्तक प्रकाश पथ को नियंत्रित करने में सक्षम होते हैं; गैल्वेनोमीटर दर्पण विशेष रूप से सटीकता, गति, गतिशीलता के मामले में एक अच्छा संतुलन प्रदान करते हैं, और 3 लागत, 4, 5। वास्तव में, लाभ की गति और गैल्वेनोमीटर दर्पण की सटीकता द्वारा की पेशकश की इस तरह के लक्ष्य पर नज़र रखने और ड्राइंग, स्कैनिंग नियंत्रण, और गति कलंक मुआवजा 6, 7, 8, 9, 10 के रूप में ऑप्टिकल अनुप्रयोगों, की एक किस्म की प्राप्ति के लिए प्रेरित किया, 11, 12। हालांकि, हमारे पिछले गति कलंक COMPENSATI मेंसिस्टम पर, एक आनुपातिक-अभिन्न-अंतर का उपयोग कर एक गैल्वेनोमीटर दर्पण (पीआईडी) नियंत्रक एक छोटे से लाभ प्रदान की; इसलिए, यह एक उच्च आवृत्ति और एक तेज गति 11 प्राप्त करने के लिए मुश्किल था।
दूसरी ओर, पीआईडी नियंत्रण के रूप में यह ट्रैकिंग सटीकता 13 का एक निश्चित स्तर को संतुष्ट करता है, एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया विधि है। तरीकों की एक किस्म पीआईडी नियंत्रण में लाभ सही करने के लिए प्रस्तावित किया गया है। एक ठेठ समाधान के रूप में, पीआईडी नियंत्रण पैरामीटर ट्यूनिंग मैन्युअल आयोजित किया जाता है। हालांकि, यह समय और विशेष कौशल बनाए रखने के लिए लेता है। एक और अधिक परिष्कृत विधि, एक ऑटो ट्यूनिंग समारोह स्वचालित रूप से मानकों को निर्धारित करने के लिए, प्रस्तावित किया गया है और व्यापक रूप से 14 प्रयोग किया जाता है। उच्च गति आपरेशन के लिए ट्रैकिंग सटीकता ऑटो ट्यूनिंग समारोह का उपयोग करते समय आनुपातिक लाभ मूल्य पी बढ़ जाती है सुधार हुआ है। बहरहाल, यह भी अभिसरण समय और कम गति सीमा में शोर बढ़ जाती है। इसलिए, ट्रैकिंग की सटीकता नहीं हैजरूरी नहीं कि सुधार हुआ। हालांकि एक आत्म ट्यूनिंग नियंत्रक पीआईडी नियंत्रण के लिए उपयुक्त पैरामीटर सेट करने के लिए नियोजित किया जा सकता, ट्यूनिंग उपयुक्त मानकों को प्राप्त करने के आवश्यकता के कारण देरी से परिचित करवाता है इसलिए, यह वास्तविक समय अनुप्रयोगों 15 में इस विधि को अपनाने के लिए मुश्किल है। एक विस्तारित PID नियंत्रक 16, 17 और एक विस्तारित भविष्य कहनेवाला नियंत्रक 18 सामान्य पीआईडी नियंत्रण का विस्तार करने के लिए और इस तरह त्रिकोणीय लहरें, sawtooth तरंगों, और साइन तरंगों के रूप में ट्रैकिंग पथ, की एक किस्म के लिए गैल्वेनोमीटर दर्पण की ट्रैकिंग प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए प्रस्तावित किया गया है। हालांकि, उन प्रणालियों में, गैल्वेनोमीटर प्रणाली एक ब्लैक बॉक्स के रूप में माना गया था, जबकि नियंत्रण प्रणाली के एक मॉडल की जरूरत पड़ी, और नियंत्रण प्रणाली एक ब्लैक बॉक्स के रूप में नहीं किया गया था। इसलिए, उन तरीकों चाहते हैं कि प्रत्येक गैल्वेनोमीटर दर्पण के लिए अपने मॉडल अपडेट कर दिया। इसके अलावा, हालांकि Mnerie एट अल। च के अपने विधि मान्यएक विस्तृत उत्पादन लहर और चरण पर ocusing, उनके शोध पूरे लहर के क्षीणन शामिल नहीं किया। वास्तव में, हमारे पिछले अनुसंधान 11 में, लाभ काफी कमी आई है जब sinusoidal आवृत्ति उच्च था, जिससे आवश्यकता का संकेत पूरे लहर के लाभ के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए किया गया था।
इस शोध में, पीआईडी नियंत्रण 12 के साथ लाभ मुआवजे के लिए हमारी प्रक्रिया पूर्व जोर तकनीक 19, 20, 21-एक पद्धति पर आधारित है संचार में गुणवत्ता या संचार की गति को बढ़ाने के लिए इंजीनियरिंग-जो एक प्रायोगिक प्रणाली के निर्माण का उपयोग कर सक्षम बनाता है मौजूदा उपकरणों। चित्रा 1 प्रवाह संरचना को दर्शाता है। पूर्व जोर तकनीक पहले से एक इनपुट मूल्य, जहां पीआईडी नियंत्रण प्रभावी नहीं है से वांछित निर्गम मूल्य प्राप्त करने में सक्षम है, भले ही गैल्वेनोमीटर दर्पणऔर इसके नियंत्रक ब्लैक बॉक्स के रूप में माना जाता है। इससे उन्हें आवृत्ति और आयाम रेंज है, जिसमें 0 डीबी की बढ़त के पीआईडी नियंत्रण पैरामीटर्स की ट्यूनिंग के बिना प्राप्त किया जा सकता विस्तार करने के लिए सक्षम बनाता है।
जब लाभ और बढता है, गैल्वेनोमीटर दर्पण की प्रतिक्रिया विशेषताओं आम तौर पर विभिन्न आवृत्तियों पर भिन्न होते हैं, और इसलिए, हम प्रवर्धन गुणांक के साथ प्रत्येक आवृत्ति बढ़ाना की जरूरत है। इस प्रकार, एक साइन लहर के रूप में वहाँ प्रत्येक साइन तरंग में केवल एक ही आवृत्ति है, पूर्व जोर तकनीक के लिए उपयुक्त है। इस शोध में, क्योंकि हम लाभ मुआवजा लागू पूरा करने के लिए गति कलंक मुआवजा, नियंत्रण संकेत साइन लहर स्कैनिंग के लिए सीमित है, और साइन लहर संकेत एक एकल आवृत्ति का गठन किया, इस तरह के त्रिकोणीय और sawtooth तरंगों के रूप में अन्य लहरें, के विपरीत है। इसके अलावा, गैल्वेनोमीटर आईने में इनपुट संकेत खुला लूप पूर्व जोर के बाद गुणांक सेट कर रहे हैं की वजह से अगले चक्र के भीतर तुरंत अद्यतन किया जाता है। दूसरे शब्दों में, हम टी की जरूरत हैओ केवल इनपुट करने के लिए उत्पादन अनुपात एक ब्लैक बॉक्स के रूप में नियंत्रक के संबंध में करने के लिए जानते हैं, और विस्तृत मॉडलिंग की आवश्यकता नहीं है। इस सादगी हमारी प्रणाली आसानी से अनुप्रयोगों में एम्बेड करने के लिए अनुमति देता है।
इस विधि के समग्र लक्ष्य के पूर्व जोर तकनीक का उपयोग कर लाभ मुआवजा द्वारा एक आवेदन के रूप में गति कलंक मुआवजे की एक प्रयोगात्मक प्रक्रिया स्थापित करना है। एकाधिक हार्डवेयर उपकरणों इस तरह के एक गैल्वेनोमीटर दर्पण, एक कैमरा, एक कन्वेयर बेल्ट, रोशनी, और एक लेंस के रूप में, इन प्रक्रियाओं में किया जाता है। सी ++ में लिखा केन्द्रीय सॉफ्टवेयर उपयोगकर्ता के विकसित कार्यक्रम भी प्रणाली का हिस्सा बनते हैं। चित्र 2 प्रयोगात्मक सेटअप की एक योजनाबद्ध दिखाता है। गैल्वेनोमीटर दर्पण लाभ-मुआवजा कोणीय वेग के साथ घूमता है, जिससे यह संभव छवियों से कलंक की राशि का मूल्यांकन करने के लिए बना।
Protocol
Representative Results
Discussion
यह लेख एक प्रक्रिया साइन लहर आवृत्ति रेंज का विस्तार पीआईडी नियंत्रण के साथ ट्रैकिंग उच्च सटीकता प्रक्षेपवक्र को प्राप्त करने में सक्षम प्रस्तुत करता है। क्योंकि एक गैल्वेनोमीटर दर्पण के जवाबदे?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकों कोई स्वीकृतियां की है।
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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