Metodologia ganho de compensação para uma varredura senoidal de um espelho Galvanômetro em Proporcional-Integral-Diferencial de controle usando técnicas de pré-ênfase

Vários actuadores ópticas e os métodos de controlo adequados para várias aplicações ópticas têm sido propostos e desenvolvidos ^{1, 2.} Estes actuadores ópticos são capazes de controlar o trajecto óptico; espelhos galvanômetro especialmente oferecer um bom equilíbrio em termos de precisão, velocidade, mobilidade e custam ^{3, 4, 5.} Na verdade, a vantagem oferecida pela velocidade e precisão de espelhos galvanométricos levou à realização de uma variedade de aplicações ópticas, tais como o de seguimento do alvo e desenho, de controlo de varrimento e de compensação ^{6, 7, 8, 9, 10} motion ^{blur, 11, 12.} No entanto, em nossa compensati motion-blur anteriorno sistema, um espelho galvanométrico utilizando um-integral-diferencial proporcional (PID) controlador fornecido um pequeno ganho; Por isso, foi difícil alcançar uma frequência mais elevada e uma velocidade mais rápida ^11.

Por outro lado, o controle PID é um método amplamente utilizado, uma vez que satisfaz um certo nível de precisão de acompanhamento ^13. Uma variedade de métodos têm sido propostos para corrigir o ganho no controle PID. Como uma solução típica, PID parâmetro controle de sintonia é realizada manualmente. No entanto, é preciso tempo e habilidade especial para manter. Um método mais sofisticado, uma função de auto-ajuste para determinar automaticamente os parâmetros, foi proposto e é amplamente utilizado ^14. A precisão de rastreamento para operações de alta velocidade é melhorada usando a função de auto-ajuste quando os proporcionais de valor ganho P aumenta. No entanto, isso também aumenta o tempo de convergência e de ruído na faixa de baixa velocidade. Por isso, a precisão de rastreamento não ét necessariamente melhorado. Embora um controlador de auto-ajuste pode ser ajustado para definir os parâmetros apropriados para controlo PID, o ajuste introduz um atraso devido à necessidade de obter os parâmetros adequados; portanto, é difícil adotar este método em aplicações em tempo real ^15. Um controlador PID prolongado ^{16, 17} e um controlador de previsão estendida ¹⁸ foram propostos para estender o controlo PID geral e para melhorar o desempenho de rastreio de espelhos galvanométricos por uma variedade de caminhos de rastreio, tais como ondas triangulares, ondas em dente de serra, e ondas sinusoidais. No entanto, em tais sistemas, o sistema galvanómetro foi considerada como uma caixa preta, ao passo que foi necessário um modelo do sistema de controlo, e o sistema de controlo não foi considerada como uma caixa preta. Assim, esses métodos requerem que o seu modelo para cada espelho galvanometer ser atualizado. Além disso, embora Mnerie et al. validado o seu método de focusing em uma onda de saída detalhada e fase, sua pesquisa não incluem a atenuação de toda a onda. Na verdade, na nossa investigação anterior ^11, o ganho foi significativamente reduzido quando a frequência sinusoidal era elevada, indicando, assim, a necessidade de compensar o ganho de toda a onda.

Nesta pesquisa, o nosso procedimento para a compensação de ganho com controle PID ¹² é baseado na técnica de pré-ênfase ^{19, 20, 21} -a método para melhorar a qualidade ou a velocidade de comunicação em comunicações de engenharia que permite a construção de um sistema experimental utilizando equipamentos existentes. A Figura 1 mostra a estrutura de escoamento. A técnica de pré-ênfase é capaz de obter antecipadamente o valor de saída desejada a partir de um valor de entrada, em que o controlo PID não é eficaz, mesmo se o espelho galvanométricoe seu controlador são considerados como caixas pretas. Isto lhes permite expandir a frequência e faixa de amplitude em que um ganho de 0 dB pode ser obtido sem ajustar os parâmetros de controle PID.

Quando o ganho é amplificado, as características de resposta do espelho galvanométrico geralmente diferem em diferentes frequências, e, por conseguinte, é necessário para amplificar cada frequcia com coeficientes de amplificação. Assim, uma onda sinusoidal é adequado para a técnica de pré-ênfase, como existe apenas uma frequência em cada onda seno. Nesta pesquisa, porque nós aplicar a compensação de ganho para realizar a compensação de movimento-blur, o sinal de controle é limitado a varredura de onda senoidal, e o sinal de onda senoidal constitui uma única freqüência, ao contrário de outras ondas, como ondas triangulares e dente de serra. Além disso, o sinal de entrada para o espelho galvanométrico é actualizada imediatamente no próximo ciclo, devido à malha aberta após o pré-ênfase coeficientes são definidos. Em outras palavras, precisamos de to saber apenas o rácio input-to-output a considerar o controlador como uma caixa preta, e modelagem detalhada não é necessária. Esta simplicidade permite que nosso sistema para ser facilmente incorporado em aplicações.

O objectivo global do presente método consiste em estabelecer um processo experimental de compensação de movimento-borrão como uma aplicação por compensação de ganho utilizando a técnica de pré-ênfase. dispositivos de hardware múltiplas são utilizados nestes processos, tais como um espelho galvanométrico, uma câmara, um transportador de correia, a iluminação, e uma lente. programas desenvolvidos pelo usuário de software Central escritos em C ++, também fazem parte do sistema. A Figura 2 mostra um esquema da montagem experimental. O espelho galvanométrico gira com uma velocidade angular com compensação de ganho, tornando assim possível avaliar a quantidade de borrão a partir das imagens.