프리 엠 퍼시스 기술을 사용하여 비례 - 적분 - 미분 제어에 검류계 미러의 사인 스캔에 대한 이득 보상 방법론
Summary
우리는 프리 – 엠 퍼시스 기술을 이용하여 대응하는 주파수를 확장하는 방법을 제안한다. 이 방법은 비례 적분 미분 제어를 사용하여 추적 정현파 경로의 갈바 노 미러의 이득 감소를 보상한다.
Abstract
검류계 미러 때문에 높은 정확도와 속도의 이러한 목표 추적, 드로잉, 및 주사 제어와 같은 광학 용도에 사용된다. 그러나, 갈바 노 미러의 응답을 그 관성에 의해 제한된다; 제어 경로가 가파른 경우 따라서, 갈바 노 미러의 이득이 감소된다. 본 연구에서 우리는 비례 적분 미분 (PID) 제어를 사용하여 추적 정현파 경로 갈바 노 미러의 이득 저하를 보충하기위한 프리 – 엠 퍼시스 기술을 이용하여 대응하는 주파수를 확장하는 방법을 제안한다. 프리 엠 퍼시스 기술은 미리 소정의 출력값에 대한 입력 값을 구한다. PID 제어기를 사용하여 추적 정현파 경로 검류계 미러, 각 주파수에서의 갈바 노 미러의 원료 이득 및 진폭을 조절하기 위해이 방법을 적용하는 계산 하였다. PID 제어 효과가없는 경우에는 0 dB의 게인을 유지하는 것은 가능하다, 궤도 추적의 정확성을 향상시키기 위해0dB의 이득은 PID 제어 파라미터를 조정하지 않고 얻어 질 수있는 속도 범위를 확장. 단지 하나 개의 주파수가있는 경우에는, 증폭 한 프리 – 엠 퍼시스 계수가 가능하다. 따라서, 사인파와 삼각 톱니파 달리 본 기술에 적합하다. 따라서, 우리는 사전에 매개 변수를 구성하는 프리 엠 퍼시스 기술을 채택 할 수있다, 우리는 추가 활성 제어 모델과 하드웨어를 준비 할 필요가 없습니다. 프리 엠 퍼시스 계수 설정 후 파라미터로 인해 개방 루프의 다음 사이클에서 즉시 갱신된다. 즉, 블랙 박스로 간주하는 컨트롤러, 우리는 입력 대 출력의 비율을 알아야 상세한 모델은 필요하지 않다. 이 단순함은 우리의 시스템은 쉽게 응용 프로그램에 포함 할 수 있습니다. 모션 흐림 보상 시스템에 대한 프리 엠 퍼시스 기술과 방법을 평가하기 위해 수행 된 실험을 사용하여 우리의 방법이 설명되어 있습니다.
Introduction
광학 드라이브 및 각종 광학 용도에 적합한 제어 방법은 여러가지 제안되었고, (2) (1)이 개발되었다. 이들 광학 액추에이터는 광학 경로를 제어 할 수있다; 검류계 거울은 특히 정확성, 속도, 이동성의 측면에서 좋은 균형을 제공하고, 5 4, 3 요. 실제로, 속도 및 갈바 노 미러의 정확도에 의해 제공되는 이점은 대상 추적과 도면, 주사 제어, 모션 블러 보정 6, 7, 8, 9, 10 등의 광학 용도의 다양한 실현하게되었다, 11, 12. 그러나 이전 모션 블러 보상 설치에시스템에서, 비례 – 적분 – 미분을 사용하여 검류계 미러 (PID) 제어기가 작은 이득을 제공; 따라서, 더 높은 주파수 및 더 빠른 속도 (11)를 달성하는 것은 어려웠다.
13는 정확도를 추적하는 특정 레벨을 만족시키는 한편, PID 제어는 널리 사용되는 방법이다. 다양한 방법이 PID 제어의 이득을 해결하기 위해 제안되었다. 일반적인 솔루션으로서, PID 제어 파라미터의 조정을 수동으로 행한다. 그러나, 유지하기 위해 시간과 특별한 기술이 걸립니다. 더 정교한 방법, 자동으로 매개 변수를 결정하는 오토 튜닝 기능이 제안되었다 널리 (14)를 사용한다. 고속 동작에 대한 추적 정밀도 때 비례 게인 값 P 증가 자동 선국 기능을 이용하여 개선된다. 그러나, 이것은 또한, 저속 영역에서의 수렴 시간 및 잡음을 증가시킨다. 따라서, 추적 정확도는 더는 없다t 반드시 개선되었다. 자체 조정 제어부는 PID 제어에 적합한 파라미터를 설정하도록 조정될 수 있지만, 상기 튜닝 때문에 적절한 파라미터를 획득하기 위해 필요한 지연을 도입; 따라서 실시간 애플리케이션 (15)에이 방법을 적용하기는 어렵다. 확장 된 PID 제어기 (16), (17) 및 확장 된 예측 제어기 (18)는 일반적인 PID 제어를 확장 및 삼각파, 톱니파 및 사인파로서 추적 경로의 다양한 갈바 노 미러의 추적 성능을 향상시키기 위해 제안되었다. 그러나, 이러한 시스템에서는, 갈바 시스템은 제어 시스템의 모델이 요구되었다 반면, 블랙 박스로 간주하고, 상기 제어 시스템은 블랙 박스로서 간주되지 않았다. 따라서, 이러한 방법은 각 갈바 노 미러에 대한 자신의 모델을 업데이트해야합니다. 또한 Mnerie 등 알 않는다. F들의 검증 방법자세한 출력 파형 및 위상에 ocusing, 그들의 연구는 전체 파의 감쇠를 포함하지 않았다. 정현파 주파수하여 전체 파장의 이득을 보상 할 필요성을 나타내는 높은 때 실제로, 우리의 이전 연구 11, 이득이 크게 감소 하였다.
이 연구에서, PID 제어부 (12)와 이득 보상을위한 우리의 방법은 통신에서의 통신 품질이나 속도를 향상시키기 위해 프리 – 엠 퍼시스 기법을 19, 20, 21 -a 방법에 기초 엔지니어링 이용한 실험계의 구성을 가능하게 기존 장비. 도 1은 유동 구조를 나타낸다. 프리 엠 퍼시스 기술은 미리 PID 제어가 유효하지 않은 입력 값에서 원하는 출력 값을 획득 할 수있다하더라도 검류계 미러 경우그 컨트롤러는 블랙 박스로 간주된다. 이 0 dB의 이득이 PID 제어 파라미터를 조정하지 않고 획득 될 수있는 주파수 및 진폭 범위를 확장하도록 할 수있다.
이득가 증폭되면, 갈바 노 미러의 응답 특성은 일반적으로 상이한 주파수에서 다르며, 따라서 증폭 계수를 각 주파수를 증폭해야한다. 각 정현파에 하나의 주파수가 이와 같이, 정현파는 프리 – 엠 퍼시스 기법에 적합하다. 우리는 모션 블러 보정을 수행하기 위해 이득 보상을 적용하기 때문에 본 연구에서는, 제어 신호는 사인파 스캐닝에 한정되고, 정현파 신호는 삼각형 톱니파 다른 파도와는 달리, 단일 주파수를 구성한다. 또한, 갈바 노 미러로 입력 신호 때문에 계수가 설정되는 프리 – 엠 퍼시스 한 후에 루프의 다음 사이클에서 즉시 갱신된다. 즉, 우리는 t이 필요O 블랙 박스로 간주하는 컨트롤러 만 입력 대 출력의 비율을 알아 상세한 모델링은 필요하지 않다. 이 단순함은 우리의 시스템은 쉽게 응용 프로그램에 포함 할 수 있습니다.
이 방법의 전체 목표는 프리 – 엠 퍼시스 기법을 이용하여 이득을 보상하여 응용 프로그램으로 모션 블러 보정의 실험 방법을 확립하는 것이다. 다수의 하드웨어 장치는 이러한 갈바 노 미러, 카메라, 컨베이어 벨트, 조명 및 렌즈로서, 다음 절차에 사용된다. C ++로 작성된 중앙 소프트웨어 사용자가 개발 한 프로그램은 시스템의 일부를 구성한다. 도 2는 실험 장치의 개략도를 나타낸다. 검류계 미러는, 이로써 화상에서 흐림의 양을 평가하기 위해, 이득 보상 각속도로 회전한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 문서에서는 PID 제어를 추적 고정밀 궤도를 달성하기 위해 사인파 주파수 범위를 확장 할 수있는 절차를 제공합니다. 갈바 노 미러의 응답을 그 관성에 의해 제한되기 때문에, 상기 제어 경로는 가파른 때 갈바 노 미러를 사용하는 것이 중요하다. 그러나,이 연구에서 우리는 제어의 사양을 개선하고 실험 결과를 획득하여 방법을 입증 할 수있는 방법을 제안한다.
우리의 절…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 어떤 승인이 없습니다.
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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