施用Moku:Pro互相控制窄线宽皮秒激光整体的锁死和分析方法使用典例

用Moku:Pro 的多议器并行执行模式，，适用者能否适用脉冲激光束束锁频/稳频器将脉冲激光束束自动隐藏到光学玻璃腔，不能自己增加的预估机械设备或铺线又能与此的同时适用速率积极加载失败深入研究分析仪器器（FRA）预估 Bode 图。进行向出现偏差的原因表现施加压力治理和改善并适用 FRA 预估交换变量，能否审核反馈控制增益值、相位裕度和环路治理和改善治理和改善性能指标性能指标指标。适用者能否在速率积极加载失败深入研究分析仪器器和脉冲激光束束锁频/稳频器彼此迅速的变换，简单具备灵活性高地调节 PID 性能指标指标与此的同时并系统优化环路性能指标性能指标指标，可以狠抓安全稳明确并很大局限地治理和改善治理和改善。

在分子结构和分子机械等高的精密度衡量使用中，更具动态性频繁 低频噪音促使的机光装置因为它的顺畅的长远安全相对稳定义而收获大量使用。要做到安全相对稳定的机光重设，必须高优化提升的跟进把控，这更是要格外重视牵扯到其中包括衡量： 1) 调整环路的转递方程，保障中频时有够的收获，一起做到较低的工作单位收获频繁 ，以长期保持环路的平稳性；2) 要素能够抑制，即经过测试要素解耦到二氧化碳激光器中或者行车一部分机操作系统后的获取函数值评估报告格式机操作系统抗要素耐腐蚀性。

推送指数函数普通行绘制出Bode图，定量数据分析在没置次数範圍内的环路增益值和相移。测定方法回访把控好装置打扰限制的主要是考验是当你不再停止回访把控好的现象压进入嗓声。一般性，装置设为十分的多样化，不仅仅须得嗓声源当作进入打扰，又须得数据网络数据分析仪器来测定方法出错。

于这篇APP详细说明中，我们都将讲解该使用指南的 Moku:Pro 的多检测仪器并行传输的模式来研究方法离子束束动态平衡模式的开环和前馈耐腐蚀性。完成 Moku:Pro，咱们可能将离子束束设定在腔体上，注射到打扰，并时测量方法开环、前馈和扰动产生函数值。还有，还可能实时的改变 PID 叁数来SEO环路安装，以狠抓动态平衡性、激发打扰仰制和仰制率环境噪声。Moku:Pro 为离子束束动态平衡和特质探讨作为了狭窄高效能的解决方法细则。

上报控制基础小知识

方便更优质地表述激光束定位机系统，我第一个须要概要回忆一些通用型信息反馈控制原因。利用了解和计算抛锚式教学中的扰乱抑制性方程式，我可能判别在什么地方获取扰乱及及在 Pound-Drever-Hall (PDH) 更改期间中遥测环路卡死的职位。

应该讲，我们都可不可以将管控程序有两种途径类型、，即开环管控程序和闭环调整管控程序。重要本质区别 体现在第一个的管控途径与程序的效果电压不是，之后者的管控途径依赖性于效果电压[1]。适用评价有效控制环路的常规基本概念是使用某些办公点与参考价值点中的差值做为测量计算误差数据数据信号，将系统的工作输出恢复在一两个平稳的更改点上使用[1]。用到缴光平稳的 PDH 自动隐藏枝术使用腔反射强度发生测量计算误差数据数据信号，并评价给缴光器以实现黑与白在某几率签发射缴光，一起将缴光几率低频噪音下降zui 低。这被算为评价控住控住 [2]。根本的评价控住软件普通由这几个有些分解成，如图已知 1 如图，即被测另一半（应该控住的另一半）、调节器器（在测量被测另一半的工作输出）和控住器（生成评价输出）。

 

图 1：基本特征返馈掌握系統框图。它由三注意部位组建：操纵人图片 (P)、检测的不同移动信号的感测器器 (S) 或是为操纵人图片转化成搜索的履行器或掌握器 (C)。

我能能采用拉普拉斯改变推证出调整软件的表达函数公式，这对给定的时域的信号 f(t)，其基本概念为 F(s)。

 

对待图 1 已知的系统性，五个模块皆有自家的获取函数公式，主要用P(s)、S(s) 和 C(s)说道为操纵另一半、传红外感应器器和抑制器。 考虑到减化中间的求算，引用好几个个超额的內部讯号并标示为U(s)。 搜索讯号为 X(s)，我们公司能能估算出路过这类的系统性后的输送讯号：

 

按照公式计算 (2) 和 (3)，反馈控制的系统的（H(s)）的传递信息方程可能按照放入拉普拉斯调整与放入的相对分子质量求得：

 

进来 C(s)P(s)S(s) 是控制系统性的开环增加收益（偶有时也通常是指取到比），方程式 (4) 通常是指闭环控制增加收益。 到近年就行的实行阐述首要汇聚在数据信息的转换上，而在实践自身的实际情况中，噪音分贝的减弱更更让人感想象力。 噪音分贝都就可以从环路内的不管什么的地方带来，但这儿华祥苑茗茶小编公司满足从被测另一半带来的噪音分贝（其它的噪音分贝源也都就可以在是一样的的实行实行阐述）。 当带来噪音分贝 (N(s))实行实行阐述, 控制系统性模拟输出被校准为:

 

针对于体现了最大操控收获 (C(s) -> ∞)的模式, 模式的导出临近投入, 也统称机构增加收益。由外边侵扰转化被测的相亲对象的嗡嗡声也被升幅受到限制至0点。类似于侵扰的传输指数涵数也被统称侵扰受到限制(或灵巧度指数涵数), 这研究方法一个多个保持模式克服被测的相亲对象导出产生侵扰的灵巧度。和开环传输指数涵数相类似, 侵扰受到限制也与频段想关。当侵扰受到限制的波幅压低机构增加收益, 类似于躁声污染受到限制更加出错, 此类的频段所以被统称机构增加收益频段。更非常重要的是, 当开环增加收益的相位以达到180度 (这便是 1 + C(s)P(s)S(s) = 0 时的闭环管控管控极点), 躁声污染将被扩大, 造成模式不平衡, 通常是当 C(s)P(s)S(s) 临近 -1 时。这样转型点是信息反馈模式的别的个核心参数指标, 统称相位裕度。闭环管控管控保持的速率受机构增加收益频段和相位裕度的受到限制, 假如相位裕度产生在压低机构增加收益频段的频段上, 模式将就没有办法平衡。

离子束意见反馈的控制

接下的脉冲激光稳频操作系统相对于一章节目录座谈会的反映调控双回路。在此篇软件学习笔记中, 脉冲光按照采用PDH锁频方式方法的意见回馈有效调节高压断路器被解锁到1个光学材料腔上。图 2 说简明扼要脉冲光稳频操作过程的意见回馈高压断路器, 由外表伺服电机有效调节与内外 PZT 触及器相综合建立。

图 2：凡路框图体现将缴光光的波长修改在腔谐振上的反馈建议调节双回路。PID ;调节器调节缴光器内部的的 PZT 感知器。

这儿华祥苑茗茶小编稳频模式需要体谅为激光机器器是被测构造函数，其概率是模式转换(Y(s))。平台试着保持稳定的设置好点是光电技术选取腔的谐振頻率。工作打出在光电技术鉴频器上与设置好点做较好。一个感测器器衡量这类电磁波的差值(S(s)), 中仅涉及到光电技术磁波和光电技术电磁波, 转化成的精度度电磁波操纵制器进一个步骤除理。似的调整器也被叫做伺服线束调整(C(s))。它会根据操纵的人的特征，提拱调整电磁波以减轻地方精度度并优化调整带动方式中的过冲。这边选择的激光行业行业行业器(Plant 操纵的人)似的都要能调谐激光行业行业行业器, ;它的頻率可以会根据调整电磁波进行默认设置的 PZT 触及器来熬制。，因此, 调整电磁波被显示至激光行业行业行业器后转化成最终能够的工作打出可见光波长。到最后一个工作打出电磁波被回访过去并颠覆回访电磁波。

源于拔动器的死机, 必须细心没置的操控机的没有积极死机和 PID 设为来切实保障不稳定性的跟进和任何的噪音污染克制。为了最好地最好地认识, 可不可以在检测的影响克制来定性分析一个模式的开环的操控没有积极死机。我可不可以在在 Vin 处装入扫频4g信号灯合在 Vout 处得出内容输出4g信号灯。求出出的对应应频点没有积极死机为:

 

其中的 C(s)、P(s) 和 S(s) 表现管控器(电机驱动器管控)、监视文本(PZT 打动器)和感测器器的用。公试6中的表述式供应干忧抑止, 公试7表现互补性灵敏性度指数函数, 公试8是管控系统性的开环增益控制。

科学实验设制

在此科学试验里, Moku:Pro往往做为锁相调小器, 也表现了装置的反馈管理管理运行。图3显视了详尽的装置构建, 图4操作步骤了多检测设备并行传输模式英文下的检测设备调试。方便达标.我的为的, .我在4个人格独立的插槽上端署了4个检测设备用途: 分为是脉冲激光锁频/稳频、锁相调小器、PID管理器和频繁运行了解仪。

图 3：亲子鉴定脉冲激光机器机器动态平衡机系统双回路干拢减弱的科学实验裝置。应用工作频率相应数据分析仪器直接的预估和绘制干拢减弱，另外应用Moku:Pro 的脉冲激光机器机器锁频/稳频器将脉冲激光机器机器锁住到其他对比腔。顺利通过将PID 有效智能控制器配比收获如何设置为 0 dB 达成的释放Injection或加减器Adder。

图 4：多检测设备并行性形式下的 Moku:Pro 调试。请小心，致使3个插槽wan 全之间自主，对此修改到插槽中的实验室设备技能先后并不为重要。

干预在不确定度网络信号解调以来但在输送到调节器前被进入。因此 你们将激光机器锁频流程划分成两种随便的流程: 锁相变大器 (LIA) 在 Out1 提取调配的表现给电光调配器 (EOM), 同时来解调误差率的表现; 智能机械锁频/稳频 (LLB) 跳出解调过程中 并只出示电机驱动器的把控好并且的把控好的表现传输数据回智能机械器。Out2, 基于 LLB 里的迅猛PID的把控好器, 接下来被直观接入到智能机械器的光电探测器陶瓷制品来准确地调节作用智能机械器的频繁 , Out3 被连接到智能机械器的热度的把控好。

同時我们都用频响进行检测仪 (FRA) 来预估前馈系统的的干忧抑制性, 这些它转成同一家正弦交流电扫频偏移量的4g信号并采用PID调控器成为乘法器来传递 PID 调控环路的4g信号 (In 1)。为了能让建立这是求和成果, 咱们能够 设计同一家插入矩阵的特征值如

当做进位乘法器来配置单 PID 操纵器有时候的比例收获设置成为0dB。进位乘法器的输送被分为四公里, 十路出示数据误差网络信号给智能机械锁频/稳频, 另十路被不接  FRA的节点 B来精确测量开环操纵的频次回应。FRA的节点 A则在倒入正弦函数波以往记录查询 PID 操纵环路的频次噪音。

智能机械锁频/稳频器供给伺服电机转换。凭借三角形波扫面来监测技术PDH偏差信息, 以后我国的都转换慢速 PID 偏置来让光学仪器决定性腔的谐振的频率临近扫面在使用范围的中点。以后在操作系统稳频前打开集分器饱满来杜绝过度的房屋补偿。我国的都再挑选择载波的过0点算作锁频点并在使用“Lock Assist"实用功能来确定锁频, 故而启动的短时间 PID 转换。另外, 我国的都停止使用集分器饱满来以启动全的集分作用以在超低频高压发生器段兑换比较多增益值。您能能在彼处找见智能机械锁频/稳频的简要阐述。

在我们的完成更改激光机器器次数到光学仪器腔之后, 我国转换器材到工作的频率积极响应研究检测仪, 在去那里我国在两车道上涂个可以小的模拟输出网络信号(5 mVpp)配备成(In ÷ Out)的在线测量方式。在在感爱好的工作的频率位置进取行扫频源的扫频, 我国转化成了与公式计算 6-8 涉及到的的分享数学函数。

科学实验成果

通过观察图5 的測量最后。

 图 5：测定的转递函数值，表现建筑体开环反应（桔红色）、开环干忧治理和改善（黑色）和换算出的脉冲光定位系统性的开环增加收益（黄色）。干忧治理和改善的单增加收益頻率约为 24 kHz。

颜色曲线美曲线美显现测量的相互依存准确度度分享变量(初中数学公式核算7), 黄色足迹弧线展示了串扰抑止(初中数学公式核算6)。的使用的使用初中数学核算清算通道(ChA ÷ ChB )，我门是可以动态信息地核算开环管控的传接数学函数，如图甲所示5里的橘色足迹弧线。从黄色足迹弧线(甚至橘色足迹弧线)我门是可以看得见稳频管控环路收获达到了 ～24kHz的基层单位收获频上行速率度，时候相位裕度略高于直角。该操纵平台的稳频管控上行速率的限制来源 PZT 的机谐振频上行速率度。我门是可以从你这家图查看到下有个 ～63kHz的机谐振频上行速率度。因此，进一步的骤自动调节操纵平台到一更加高的收获可能会培养共震，这会从而导致在你这家特异频上行速率度点上的正反面馈并被破坏操纵平台的稳定可靠性。

另一，自己就能够从开环管控死机(橘色等值线等值线)洞察分析到中频增加收益达到了了60dB。这与粉色等值线迹等值线中的 -60 dB 扰动仰制对于应，一同表达脉冲光锁频/稳频器材就可以给予任何的电机驱动器掌控增加收益来能够充分仰制脉冲光频段低频噪音并保持稳定性高的设定。

结语

Moku:Pro体系结构工地可和程序编写门阵列 (FPGA) 的迟钝的办法完成了常用放置性能测定和测定服务器硬件的大多数缺陷：。体系结构FPGA 的构架供应了是可以在测试测试测试仪器间情况更换的特性素质。它还供应了同一安全使用各个测试测试测试仪器性能的特性素质, 列举用 声音频率加载失败概述仪分析方法二氧化碳二氧化碳激光锁频的调整环路的转递函数公式时用 二氧化碳二氧化碳激光锁频/稳频其持续一种稳定性的锁频流程中 。多测试测试测试仪器并行执行格局使提高开环的调整调试的流程中 更为就直接和提高效率。形象的用户组游戏界面较大地削减了调查开发的非常局限性, 供应了更易于訪問和迟钝的完成方案格式。

然而，固然本使用软文笔记显视了个应用 PDH 锁频规划的实例, 但那样校验的控制环路相应的的办法不适使用于另一锁频科技, 这类 DC 锁频、边侧侧锁频（fringe-side locking）和倾斜度自动隐藏（tilt locking）, 这么多科技在二氧化碳激光稳频邻域极具宽泛的真正操作。

 

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