Gain-compensatie Methodologie voor een sinusvormige scan van een Galvanometer Spiegel in Proportioneel-Integral-Differential Control Met behulp van Pre-emphasis Technieken

Diverse optische aandrijvingen en besturing werkwijzen geschikt voor diverse optische toepassingen zijn voorgesteld en ontwikkeld ^{1, 2.} Deze optische actuators kunnen de optische weg besturen; galvanometer spiegels bieden vooral een goede balans in termen van nauwkeurigheid, snelheid, mobiliteit, en kost ^{3, 4, 5.} Eigenlijk is het voordeel van de snelheid en nauwkeurigheid van galvanometer spiegels heeft geleid tot de realisatie van verschillende optische toepassingen, zoals het volgen van het doel en tekenen, aftaststuurmiddelen en bewegingsonscherpte compensatie ^{6, 7, 8, 9, 10, 11, 12.} Echter, in onze vorige motion-blur compensation systeem, een galvanometerspiegel behulp van een proportionele-integraal- differentiaal (PID) regelaar verschaft een kleine versterking; dus het was moeilijk om een hogere frequentie en een hogere snelheid ¹¹ bereiken.

Anderzijds, PID-regeling is een veel toegepaste werkwijze, omdat deze voldoet aan een bepaald volgnauwkeurigheid ^13. Verschillende werkwijzen zijn voorgesteld om de versterking in PID control corrigeren. Als een typische oplossing, wordt de PID-regeling parameter tuning handmatig uitgevoerd. Echter, het kost tijd en speciale vaardigheden te onderhouden. Een meer geavanceerde methode, een auto-tuning functie om de parameters automatisch te bepalen, is voorgesteld en wordt veel gebruikt ^14. De volgnauwkeurigheid voor snelle operaties is verbeterd met de automatische instelling functie wanneer de waarde van de versterking P toeneemt. Echter, dit verhoogt ook de convergentie tijd en ruis in het lage-snelheidsbereik. Vandaar dat de volgnauwkeurigheid niett noodzakelijkerwijs verbeterd. Hoewel een zelfregelende controller kan worden afgestemd op geschikte parameters voor PID-regeling instellen, de afstemming introduceert een vertraging vanwege de noodzaak om geschikte parameters te verkrijgen; daarom is het moeilijk om deze methode in real-time toepassingen ¹⁵ vast te stellen. Een uitgebreide PID-regelaar ^{16, 17} en een verlengd voorspellende besturing ¹⁸ zijn voorgesteld voor algemene PID verlengen en de volgprestatie van galvanometer spiegels voor verschillende wegen volgen, bijvoorbeeld driehoekige golven, zaagtandgolven en sinusgolven verbeteren. In deze systemen is de galvanometer systeem als een zwarte doos, terwijl een model van het controlesysteem vereist was, en het besturingssysteem niet als black box beschouwd. Vandaar dat deze methoden vereisen dat hun model voor elke galvanometerspiegel worden bijgewerkt. Ofschoon Mnerie et al. gevalideerde hun methode focusing een gedetailleerde uitgangsgolfvorm en fase hebben hun onderzoek niet de verzwakking van het gehele golf. In feite, in het lopende onderzoek ^11, de versterking was significant verlaagd wanneer de sinusvormige frequentie was hoog, waardoor de noodzaak aangeven voor het compenseren van de versterking van de gehele golf.

In dit onderzoek wordt onze procedure voor gain compensatie PID regeling ¹² gebaseerd op de pre-emphasis techniek ^{19, 20, 21} -a methode om de kwaliteit of communicatiesnelheid verhogen in de communicatietechniek-hetgeen de constructie van een experimenteel systeem maakt gebruik bestaande apparatuur. Figuur 1 toont de stroomstructuur. De pre-emphasis techniek kunnen verkrijgen op voorhand de gewenste uitvoerwaarde van een invoerwaarde, waarbij PID niet effectief, zelfs wanneer de galvanometerspiegelen de controller worden als zwarte dozen. Hierdoor kunnen zij de frequentie en amplitude bereik waarin een versterking van 0 dB zonder afstemmen van de PID-parameters worden verkregen breiden.

Wanneer de versterkingsfactor versterkt, de responsiekarakteristiek van de galvanometerspiegel algemeen af ​​bij verschillende frequenties, en daarom moeten we elke frequentie amplificatie coëfficiënten amplificeren. Aldus is een sinusgolf is geschikt voor de pre-emphasis techniek, aangezien er slechts één frequentie in elk sinusgolf. In dit onderzoek, omdat we versterkingscompensatie toepassing bewegingsonscherpte compensatie verwezenlijken, het stuursignaal beperkt tot sinus scannen en het sinusgolfsignaal vormt een enkele frequentie, in tegenstelling tot andere golven, zoals driehoekig en zaagtandgolven. Verder wordt het ingangssignaal in de galvanometerspiegel direct bijgewerkt in de volgende cyclus door de open lus na de voorvervorming coëfficiënten worden ingesteld. Met andere woorden, moeten we to ken alleen de input-naar-output ratio aan de regelaar beschouwen als een zwarte doos en gedetailleerde modellering niet vereist. Deze eenvoud maakt het mogelijk ons ​​systeem eenvoudig worden ingebed in toepassingen.

Het algemene doel van deze methode is om een ​​experimentele procedure bewegingsonscherpte compensatie vestigen als een verzoek van versterkingscompensatie met de pre-emphasis techniek. Meerdere hardware-inrichtingen worden gebruikt bij deze procedures, zoals een galvanometer spiegel, een camera, een transportband, verlichting, en een lens. Central software-gebruiker ontwikkelde programma's geschreven in C ++ vormen ook een deel van het systeem. Figuur 2 een schematische weergave van de experimentele opstelling. De galvanometerspiegel roteert in versterking gecompenseerde hoeksnelheid, waardoor het mogelijk is de hoeveelheid vervaging van de beelden te beoordelen.