יש המחברים שום תודות.

1. רכישת הנתונים רווחים עבור Mirror גַלוָנוֹמֶטֶר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן במראה גַלוָנוֹמֶטֶר כך הוא התייצב כדי להגן עליו מפני נזק תוך נדנוד. לא רק במראה גַלוָנוֹמֶטֶר, אלא גם את הגוף של המראה גַלוָנוֹמֶטֶר, נע אם לא קבוע במקום באמצעות לנענע מתכת מחוייט עם חור עגול עבור במראה גַלוָנוֹמֶטֶר. תקן לנענע גבי נושאת אופטית וכן ספסל אופטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבריו כבלי BNC מלוח AD / DA דרך בלוק מסוף אל ארובות הקלט ומיקום של נהג סרוו המראה גַלוָנוֹמֶטֶר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תכנית מחוללת פונקצית גל סינוס כמו ממשק משתמש גרפי (GUI) באמצעות ה- SDK של לוח AD / DA עם C ++, אשר מסוגל לקבוע תדירות שרירותית, משרעת, ומשך, כפי שמוצג באיור 3. הערה: מחולל פונקציה מותאמת אישית זו תורם חיתוך העלות הזמנית עבור ניסויים רציפים בשלב 1.5, מאז מתנהל המשפט פעמים רבות. </li<html> &gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את התדירות לערך להשתנות מן 100 הרץ עד 500 הרץ במרווחים 100-הרץ, ולהגדיר את משרעת להשתנות מן 10 mV ל 500 mV ב 10-mV במרווחים של GUI. בסך הכל, 250 שילובים קיימים. כדי לבדוק 250 שילובים, לולאה כפולה יעילה ליישם. הלולאה הראשונה היא לתדרים מ- 100 הרץ עד 500 הרץ, אשר מיושם 50 פעמים. הלולאה השנייה היא עבור אמפליטודות מ 10 mV ל 500 mV, אשר מיושמת עבור 50 פעמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מוסיף את אות נתיב גל סינוס אל לוח AD / DA עבור 2000 דגימות כמו משך ב GUI. במקביל להקליט את עמדת אות המראה גַלוָנוֹמֶטֶר לקרוא את הערך האנלוגי של לוח AD / DA. ב ++ C קידוד באמצעות ספריה של AD / לוח DA, להשתמש בחוט באותו לכתיבה וקריאה בתכנות. לחשב את הזווית הנוכחית של θ במראה גַלוָנוֹמֶטֶר (מידע בכתב) על ידי המשוואה הזו <img alt="משוואה 2" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq2.jpg" /> כאשר t הוא הזמן,es / ftp_upload / 55,431 / 55431eq3.jpg&quot;/&gt; הוא משרעת, ƒ הוא תדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור את נתוני אותות עמדה כקובץ csv וכוללים את הערך של תדירות אמפליטודה בשם הקובץ שלו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 1.4 - 1.6 250 חזרות. </li></ol> 2. חישובים כדי להגיע מקדמים טרום דגש <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל מסנן חציון עבור קבצי CSV (אותות רשם), כדי למנוע תופעות רעש. גודלו המרחבי של מסנן חציון הוא 5. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את הסקריפט כדי לחשב את ערך שיא-לשיא (מקביל עם משרעת מוכפלת 2), באמצעות MATLAB עבור כל אחד מקבצי CSV, כפי שמוצג באיור 4 (הגרף מייצג את הנתונים של נתיב גל סינוס). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מגרש את נתוני שיא-לשיא על גרף לקבוע את הליניאריות בכל תדר, ולהגביל את אזור השימוש של משרעת הקלט כאשר המגרשים הם לינארית, כפי שמוצג באיור 5. הערה: חלקו ליניארית של הגרף מייצג רוויה שלהשליטה PID; ומכאן, רצוי להימנע משימוש בהם כדי להבטיח את המגבלה של המפרט של שליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Execute רגרסיה ליניארית עבור נתוני שיא-לשיא בגיליון אלקטרוני כדי לקבל את מקדמי אינטרפולציה ליניארית של כל תדר. בתהליך זה, חמישה סטים של מדרונות מיירטים מתקבלים. הם עולים בקנה אחד עם תדרים מ 100 הרץ ל 500 הרץ בכל הרץ 100. קירוב הקו הישר של 300 הרץ מוצג באיור 5 (א), ואת מקדמי אינטרפולציה ליניארית של כל תדר מוצגים בלוח 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות רגרסיה לינארית מרובה ריבועית, לבצע אינטרפולציה quartic להשיג את מקדמי אינטרפולציה quartic (מקדמי טרום דגש) בגיליון האלקטרוני עבור מקדמי אינטרפולציה ליניארית של כל תדר. המקדמים טרום הדגש מוצגים בלוח 2. הערה: במחקר זה, מקדמי אינטרפולציה ליניארית להשתנות בצורה של quadratiעקומת ג; עם זאת, סוגים אחרים של פונקציות, כגון משוואות ריבועיות מעוקב, מוחלים אם הטעות היא מינימאלית. </li></ol> 3. הגברת אות מקוונת המבוסס על הטכניקה-הדגש קדם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את התוכנה שמחשבת את הערך משרעת קלט המעודכן <img alt="משוואה 5" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq5.jpg" /> מהערך משרעת הקלט האידיאלי <img alt="משוואה 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> ואת התדירות ƒ באמצעות המקדמים-דגש מראש. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור את המקדמים-דגש מראש כערכים מתמידים בתוכנת C ++. כאשר המכשיר מתעדכן, הערכים הקבועים הללו מתעדכנים גם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לתכנת פונקציה <img alt="משוואה 7" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq7.jpg" /> בתוכנת C ++ ולקבל את מקדמי אינטרפולציה ליניארית. החלף אותם עבור i, ב i, c i, i ד,ו- E i מן המשוואה ולוח 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לתכנת פונקציה <img alt="משוואת 13" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq13.jpg" /> ב C ++ תוכנה ולקבל ערך משרעת קלט מעודכן <img alt="משוואה 5" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq5.jpg" /> כדי להחליף <img alt="משוואה 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> ואת מקדמי אינטרפולציה ליניארית כי התקבלו בשלב 3.1.2. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבי 1.4 - 1.6 פעמים שרירותיות <img alt="משוואה 5" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq5.jpg" /> באמצעות הטכניקה-דגש מראש את GUI.NOTE: כדי למנוע הרוויה של האזור שליטה PID, להגדיר 400 mV עד 200 הרץ, 200 mV עד 300 הרץ, 100 mV עד 400 הרץ, ו 50 mV עד 500 הרץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 2.2 ו העלילה חזור על שלב שיא-לשיא נתונים כגרף להציג שיפור ברווח. </li></ol> ניסוי 4. על compe Motion לטשטשnsation <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כן מסוע שיכול לנוע לעבר 30 קילומטר / h באמצעות חגורה שיכול לדבוק דביקים טקסטורות. המסוע מחוייטת מורכב עם מנוע מהירות שליטה, חגורת גומי ברזל, וכן הלאה. זה יכול להיות מוחלף עם מסוע מוכן אשר יכול לשלוט במהירות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הדפס דפוס עדין ומרקם גבי קלטת להדפסה ולהדביק אותו על המסוע. הערה: המרקם הודבק מוצג באיור 6. הפסים מתוכנתים באמצעות הספרייה &quot;ofxPDF&quot; ב openFrameworks, ואת הדימוי הצילומי הוא מחברה מדמין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרת התקנים אופטיים כגון מצלמה, עדשה, וכן תאורה, כפי שמוצג באיור 2. מניח את מראה גַלוָנוֹמֶטֶר מול העדשה אשר מחוברת למצלמה, ומקום התאורה כדי להאיר את המסוע. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את תדירות המצלמה 333 הרץ, חשיפת זמן 1 ms, ואת מספר הפיקסלים כדי 848 * 960 (רוחב * גובה). </li><html></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סנכרן עיתוי הסיבוב של המראה גַלוָנוֹמֶטֶר ואת זמן החשיפה של המצלמה. בתוך התוכנה, כאשר זווית המראה גַלוָנוֹמֶטֶר מגיעה לתפקיד היכן להתחיל חשיפה, התכנית שולחת הדק תוכנה לתוך המצלמה. התזמון של הדק תוכנה מתואר באיור 7. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קלט את המהירות של t v המסוע (30 ק&quot;מ / שעה) ואת המרחק מן המצלמה אל L המסוע (3.0 מ &#39;) לחשב נדרש r ω המהירות הזוויתית של המראה גַלוָנוֹמֶטֶר ב GUI כמו באיור 8. r ω מחושב כדלקמן: <img alt="משוואת 18" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq18.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קלט את תדירות ƒ (330.0 הרץ) ב GUI כמו באיור 8 לחשב משרעת קלט המקורי <img alt="משוואה 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> . לחשבמשוואה 3&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 55,431 / 55431eq3.jpg&quot; /&gt; כדלקמן: <img alt="משוואת 19" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq19.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העתקה והדבקה <img alt="משוואה 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> לתוך קוד המקור, וסובב את גַלוָנוֹמֶטֶר עם θ הערך המלא טרום הדגיש לנהג סרוו גַלוָנוֹמֶטֶר כדלקמן: <img alt="משוואה 20" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq20.jpg" /> כאשר t הוא הזמן. איור 7 ממחיש כיצד θ מחושבת מ- A. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התמונות שיא כאשר המסוע נע ב- t v (30 ק&quot;מ / שעה). הערה: איור 9 ממחיש את תנועת המסוע. </li></ol>

<ol>
	<li>Bass, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook Of Optics. 3, (1995).</li><li>Marshall, G. F., Stutz, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of optical and laser scanning. , (2011).</li><li>Aylward, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+galvanometer-based+optical+scanner+design.">Advanced galvanometer-based optical scanner design.</a> Sensor Rev. 23 (3), 216-222 (2003).</li><li>Duma, V., Rolland, J. P., Group, O., Vlaicu, A., Ave, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advancements+on+galvanometer+scanners+for+high-end+applications.">Advancements on galvanometer scanners for high-end applications.</a> Proc SPIE. 8936, 1-12 (2014).</li><li>Duma, V. -. F., Lee, K., Meemon, P., Rolland, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+investigations+of+the+scanning+functions+of+galvanometer-based+scanners+with+applications+in+OCT.">Experimental investigations of the scanning functions of galvanometer-based scanners with applications in OCT.</a> Appl Opt. 50 (29), 5735-5749 (2011).</li><li>Wang, C., Shumyatsky, P., Zeng, F., Zevallos, M., Alfano, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computer-controlled+optical+scanning+tile+microscope.">Computer-controlled optical scanning tile microscope.</a> Appl opt. 45 (6), 1148-1152 (2006).</li><li>Jofre, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+beam+steering+with+full+polarization+control+using+a+galvanometric+optical+scanner+and+polarization+controller.">Fast beam steering with full polarization control using a galvanometric optical scanner and polarization controller.</a> Opt Exp. 20 (11), 12247-12260 (2012).</li><li>Liu, X., Cobb, M. J., Li, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+scanning+all-reflective+optical+delay+line+for+real-time+optical+coherence+tomography.">Rapid scanning all-reflective optical delay line for real-time optical coherence tomography.</a> Opt lett. 29 (1), 80-82 (2004).</li><li>Li, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+beam+scanning+by+rotary+mirrors.+II.+Conic-section+scan+patterns.">Laser beam scanning by rotary mirrors. II. Conic-section scan patterns.</a> Appl opt. 34 (28), 6417-6430 (1995).</li><li>Duma, V. I. L., Tankam, P. A., Huang, J. I., Won, J. U., Rolland, J. A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+galvanometer+scanning+for+optical+coherence+tomography.">Optimization of galvanometer scanning for optical coherence tomography.</a> Appl opt. 54 (17), 5495-5507 (2015).</li><li>Hayakawa, T., Watanabe, T., Ishikawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+high-speed+motion+blur+compensation+system+based+on+back-and-forth+motion+control+of+galvanometer+mirror.">Real-time high-speed motion blur compensation system based on back-and-forth motion control of galvanometer mirror.</a> Opt Exp. 23 (25), 31648-31661 (2015).</li><li>Hayakawa, T., Watanabe, T., Senoo, T., Masatoshi, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gain-compensated+sinusoidal+scanning+of+a+galvanometer+mirror+in+proportional-integral-+differential+control+using+the+pre-emphasis+technique+for+motion-blur+compensation.">Gain-compensated sinusoidal scanning of a galvanometer mirror in proportional-integral- differential control using the pre-emphasis technique for motion-blur compensation.</a> Appl opt. 55 (21), 5640-5646 (2016).</li><li>Visioli, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Practical PID Control. , (2006).</li><li>Vilanova, R., Visioli, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> PID Control in the Third Millennium. , (2012).</li><li>Ortega, R., Kelly, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PID+Self-Tuners:+Some+Theoretical+and+Practical+Aspects.">PID Self-Tuners: Some Theoretical and Practical Aspects.</a> IEEE Transa Ind Electron. 31 (4), 332-338 (1984).</li><li>Mnerie, C., Preitl, S., Duma, V. -. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mathematical+model+of+a+galvanometer-based+scanner:+simulations+and+experiments.">Mathematical model of a galvanometer-based scanner: simulations and experiments.</a> Proc SPIE. 8789, 878915 (2013).</li><li>Mnerie, C. A., Preitl, S., Duma, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+Enhancement+of+Galvanometer+Scanners+Using+Extended+Control+Structures.">Performance Enhancement of Galvanometer Scanners Using Extended Control Structures.</a> 8th IEEE International Symposium on Applied Computational Intelligence and Informatics. , 127-130 (2014).</li><li>Mnerie, C., Preitl, S., Duma, V. -. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+architectures+of+galvanometer-based+scanners+for+an+increased+precision+and+a+faster+response.">Control architectures of galvanometer-based scanners for an increased precision and a faster response.</a> Proc of SPIE. 8925, 892500 (2014).</li><li>Farjad-rad, R., Member, S., Yang, C. K., Horowitz, M. A., Lee, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+0.4-+m+CMOS+10-Gb/s+4-PAM+Pre-Emphasis+Serial+Link+Transmitter.">A 0.4- m CMOS 10-Gb/s 4-PAM Pre-Emphasis Serial Link Transmitter.</a> IEEE J Solid-State Circuits. 34 (5), 580-585 (1999).</li><li>Buckwalter, J. F., Meghelli, M., Friedman, D. J., Hajimiri, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase+and+amplitude+pre-emphasis+techniques+for+low-power+serial+links.">Phase and amplitude pre-emphasis techniques for low-power serial links.</a> IEEE Journal of Solid-State Circuits. 41 (6), 1391-1398 (2006).</li><li>Le, S., Blow, K., Turitsyn, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Power+pre-emphasis+for+suppression+of+FWM+in+coherent+optical+OFDM+transmission.">Power pre-emphasis for suppression of FWM in coherent optical OFDM transmission.</a> Opt exp. 22 (6), 7238-7248 (2014).</li></ol>

החוקרים אין לחשוף.

מאמר זה מציג הליך מסוגל להרחיב את טווח תדרים-גל סינוס להשיג תלול מסלול-דיוק מעקב עם שליטת PID. בגלל ההיענות של מראה גַלוָנוֹמֶטֶר מוגבל על ידי האינרציה שלה, חשוב להשתמש במראה גַלוָנוֹמֶטֶר כאשר נתיב הבקרה הוא תלול. עם זאת, במחקר זה, אנו מציעים שיטה לשפר את המפרט של שליטה...

מפעיל שיטות שליטה אופטיות שונים מתאימות ליישומים אופטיים שונים הוצע ופתח 1, 2. מפעילים אופטיים אלה מסוגלים לשלוט על הנתיב האופטי; מראה גַלוָנוֹמֶטֶר במיוחד להציע איזון טוב מבחינת דיוק, מהירות, ניידות, וכן אעלה 3, 4, 5. למעשה, היתרון שמציע את המהירות ודיוק של מראות גַלוָנוֹמֶטֶר הוביל למימוש במגוון יישומים אופטיים, כגון מעקב יעד ציור, שליטת סריקה, ו-הצעה לטשטש פיצוי 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. עם זאת, ב compensati תנועת הטשטוש הקודם שלנועל מערכת, מראה גַלוָנוֹמֶטֶר באמצעות דיפרנציאלי יחסים-אינטגרלי (PID) בקר ספק רווח קטן; ומכאן, היה קשה להשיג תדירות גבוהה יותר, מהירה יותר 11. מצד השני, בקרת PID היא שיטה הנפוצה ביותר לשימוש, כפי שהוא מספק רמה מסוימת של מעקב דיוק 13. מגוון של שיטות הוצע על מנת לתקן את הרווח בשליטת PID. כפתרון טיפוסי, כוונון פרמטר מלא PID מתנהל באופן ידני. עם זאת, זה לוקח זמן ומיומנות מיוחדת לשמור. שיטה מתוחכמת יותר, פונקצית auto-tuning כדי לקבוע את הפרמטרים באופן אוטומטי, הוצעה והוא בשימוש נרחב 14. דיוק המעקב לפעולות במהירות גבוהה משתפר באמצעות פונקציית Auto-tuning כאשר עליות P ערך רווח היחסיות. עם זאת, זה גם מגדיל את זמן ההתכנסות ורעש בטווח במהירות נמוכה. לפיכך, דיוק המעקב שוםt בהכרח השתפר. למרות בקר כוונון עצמי יכול להיות מכוון להגדיר פרמטרים מתאימים לשליטה PID, כוונון עיכוב בשל הצורך להשיג פרמטרים מתאימים; לפיכך, קשה לאמץ שיטה זו ביישומים בזמן אמת 15. בקר PID מורחב 16, 17 ו בקר חזוי מורחב 18 הוצעו על מנת להאריך בקרה כלכלית PID וכדי לשפר את ביצועי המעקב של מראות גַלוָנוֹמֶטֶר עבור מגוון רחב של מסלולי מעקב, כגון גלי משולש, גלי זגזג, ו גלי סינוס. עם זאת, במערכות אלה, מערכת גַלוָנוֹמֶטֶר נחשבה קופסא שחורה, ואילו מודל של מערכת הבקרה נדרש, ומערכת הבקרה לא נחשבה קופסא שחורה. לפיכך, שיטות אלו דורשות כי המודל שלהם עבור כל מראה גַלוָנוֹמֶטֶר להתעדכן. יתר על כן, למרות שאל Mnerie et. תוקף שיטת F שלהםocusing על גל ואת שלב פלט מפורט, המחקר שלהם לא כלל את ההנחתה של הגל כולו. למעשה, במחקר הקודם שלנו 11, הרווח היה נמוך באופן משמעותי כאשר תדר סינוסי היה גבוה, ובכך המציין את הצורך לפצות על הרווח של הגל כולו. במחקר זה, ההליך שלנו לפיצוי רווח עם שליטת PID 12 מבוסס על הטכניקה-הדגש מראש 19, 20, 21 -a שיטה כדי לשפר את האיכות או מהירויות תקשורת בתחום תקשורת הנדסה המאפשרת בניית מערכת ניסיונית באמצעות ציוד קיים. איור 1 מציג את מבנה הזרימה. הטכניקה-הדגש מראש הוא מסוגל להשיג מראש את ערך התפוקה הרצוי ערך קלט, שבו שליטת PID היא לא יעילה, גם אם מראה גַלוָנוֹמֶטֶרוההחשבה נחשבת קופסות שחורות. זה מאפשר להם להרחיב את התדירות ואת הטווח משרעת שבו רווח של 0 dB ניתן להשיג ללא כוונון הפרמטרים המלאים PID. כאשר הרווח מוגבר, מאפייני התגובה המראה גַלוָנוֹמֶטֶר נבדלים בדרך כלל בתדירויות שונות, ולכן, אנחנו צריכים להגביר כל תדר עם מקדמי הגברה. לפיכך, גל סינוס הוא מתאים את הטכניקה טרום דגש, כמו שיש רק בתדר אחד בכל גל סינוס. במחקר זה, כי אנחנו מיישמים פיצוי רווח כדי להשיג פיצוי תנועה-טשטוש, האות המלאה מוגבלת סריקת גל סינוס, ואת האות-גל סינוס מהווה תדר בודד, בניגוד גלים אחרים, כגון גלים משולשים זגזגו. יתר על כן, אות הקלט במראה גַלוָנוֹמֶטֶר מתעדכנת מייד בתוך במחזור הבא בגלל הלולאה הפתוחה לאחר נקבעים מקדמי-הדגש מראש. במילים אחרות, אנחנו צריכים to לדעת רק את יחס קלט לפלט להתייחס הבקר כמו קופסה שחורה, ועל מודלים מפורטים אינה נדרשת. פשטות זו מאפשרת למערכת שלנו להיות מוטבעת בקלות ביישומים. המטרה הכוללת של שיטה זו היא להקים הליך ניסיוני של פיצוי תנועת טשטוש כיישום ידי פיצוי רווח באמצעות הטכניקה-הדגש מראש. התקני חומרה מרובים משמשים הליכים אלה, כגון מראה גַלוָנוֹמֶטֶר, מצלמה, מסוע, תאורה, ועדשה. תוכנות שפותחו משתמשים מרכזיים שנכתבו ב- C ++ גם מהוות חלק מהמערכת. איור 2 מראה סכמטי של הגדרת הניסוי. המראה גַלוָנוֹמֶטֶר מסתובב עם המהירות הזוויתית-פיצוי רווח, ובכך אפשר להעריך את כמות לטשטש מהתמונות.

<table><tbody><tr><td>Galvanometer mirror</td><td>Cambridge Technology</td><td>M3s X axis</td><td></td></tr><tr><td>Custom-made metal jig</td><td>ASKK</td><td>-</td><td>With circular hole for galvanometer mirror</td></tr><tr><td>Optical carrier</td><td>SIGMAKOKI</td><td>CAA-60L</td><td></td></tr><tr><td>Optical bench</td><td>SIGMAKOKI</td><td>OBT-1500LH</td><td></td></tr><tr><td>Oscilloscope</td><td>Tektronix</td><td>MSO 4054</td><td></td></tr><tr><td>AD/DA board</td><td>Interface</td><td>PCI-361216</td><td></td></tr><tr><td>PC</td><td>DELL</td><td>Precision T3600</td><td></td></tr><tr><td>Galvanometer mirror servo controller</td><td>Cambridge Technology</td><td>Minisax</td><td></td></tr><tr><td>Lens</td><td>Nikon</td><td>AF-S NIKKOR 200mm f/2G ED VR II&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>High-speed camera</td><td>Mikrotron</td><td>Eosens MC4083</td><td>Discontinued, but sold as MC4087. The cable connection is different from MC4083</td></tr><tr><td>Conveyor belt</td><td>ASUKA</td><td>-</td><td>With a speed-control motor(BX5120A-A made by Oriental Motor), iron rubber belt(100-F20-800A-J made by NOK), and so on</td></tr><tr><td>Printable tape</td><td>A-one</td><td>F20A4-6</td><td></td></tr><tr><td>Photographic texture</td><td>Shutterstock, Inc.</td><td>231357754</td><td>Printed computer motherboard with microcircuit, close up</td></tr><tr><td>Terminal block</td><td>Interface</td><td>TNS-6851B</td><td></td></tr><tr><td>CoaXPress board</td><td>AVALDATA</td><td>APX-3664</td><td></td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>mathworks</td><td>MATLAB R2015a</td><td></td></tr></tbody></table>

gain-compensation methodology for a sinusoidal scan of a galvanometer mirror in proportional-integral-differential control using pre-emphasis techniques

מראה גַלוָנוֹמֶטֶר משמשים ליישומים אופטיים כגון מעקב יעד, ציור, ושליטת סריקה בגלל המהירות והדיוק הגבוהה שלהם. עם זאת, התגובה של מראה גַלוָנוֹמֶטֶר מוגבלת על ידי האינרציה שלה; ומכאן, הרווח של מראה גַלוָנוֹמֶטֶר מצטמצם כאשר נתיב הבקרה הוא תלול. במחקר זה, אנו מציעים שיטה להאריך את התדר המתאים באמצעות טכניקה-דגש מראש כדי לפצות על ירידה ברווח של מראות גַלוָנוֹמֶטֶר בנתיב גל סינוס מעקב באמצעות שליטה יחסית-אינטגרלי דיפרנציאלי (PID). הטכניקה טרום הדגש מקבלת ערך קלט עבור ערך תפוקה רצוי מראש. ע&quot;פ שיטה זו כדי לשלוט במראה גַלוָנוֹמֶטֶר, הרווח הגולמי של מראה גַלוָנוֹמֶטֶר בכל תדירות אמפליטודה עבור נתיב גל סינוס מעקב באמצעות בקר PID חושב. איפה מלא PID אינו יעיל, שמירה על רווח של 0 dB כדי לשפר את דיוק מעקב מסלול, אפשרלהרחיב את טווח המהירות שבה רווח של 0 dB ניתן להשיג ללא כוונון הפרמטרים המלאים PID. עם זאת, אם יש תדר אחד בלבד, הגברה אפשרית עם מקדם טרום דגש יחיד. לכן, גל סינוס מתאים הטכניקה הזו, בניגוד גלי משולש זגזג. לפיכך, אנו יכולים לאמץ טכניקה טרום דגש להגדיר את הפרמטרים מראש, ואנחנו לא צריכים להכין מודלי בקרה פעילים נוספים וחומרה. הפרמטרים מתעדכנים מייד בתוך במחזור הבא בגלל הלולאה הפתוחה לאחר המקדמים טרום דגש נקבעים. במילים אחרות, כדי לראות את הבקר כמו קופסה שחורה, אנחנו צריכים לדעת רק את יחס קלט לפלט, וכן מודלים מפורטים אינה נדרשת. פשטות זו מאפשרת למערכת שלנו להיות מוטבעת בקלות ביישומים. השיטה שלנו באמצעות הטכניקה טרום דגש על מערכת פיצוי תנועה-לטשטש את הניסוי נערך על מנת להעריך את השיטה מוסברת.

התוצאות המוצגות כאן התקבלו באמצעות לוח AD / DA ומצלמה. איור 1 מציג את ההליך של הטכניקה טרום דגש; ולכן, היא הליבה של מאמר זה. זהו צורך להגדיר את הפרמטרים של בקרת PID לאחר שמדינת האתחול; ומכאן, התהליך המקוון הוא פשוט באופן משמעותי. <p class="jove_content" fo:kee...

Watch this Scientific Journal Video about Gain-compensation Methodology for a Sinusoidal Scan of a Galvanometer Mirror in Proportional-Integral-Differential Control Using Pre-emphasis Techniques at Jo

Gain-compensation Methodology for a Sinusoidal Scan of a Galvanometer Mirror in Proportional-Integral-Differential Control Using Pre-emphasis Techniques

אנו מציעים שיטה להאריך את התדירות המתאימה באמצעות טכניקה טרום דגש. שיטה זו מפצה על הירידה ברווח של מראה גַלוָנוֹמֶטֶר בנתיב גל סינוס מעקב באמצעות שליטת הפרש יחסי-נפרד.

מתודולוגיה רווח-פיצוי עבור סריקה סינוסי המראה גַלוָנוֹמֶטֶר ב פרופורציונלי-אינטגרל-דיפרנציאל בקרה באמצעות טכניקות טרום דגש

Galvanometer mirrors are used for optical applications such as target tracking, drawing, and scanning control because of their high speed and accuracy. ...

gain-compensation-methodology-for-sinusoidal-scan-galvanometer-mirror

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Electrical Engineering

Physics

Engineering

Unit 1

Introduction to Signals and Systems

Direct-Current Circuits

SCIENTISTS IN ACTION

8.6K Views.  University of Tokyo.  אנו מציעים שיטה להאריך את התדירות המתאימה באמצעות טכניקה טרום דגש. שיטה זו מפצה על הירידה ברווח של מראה גַלוָנוֹמֶטֶר בנתיב גל סינוס מעקב באמצעות שליטת הפרש יחסי-נפרד. 

Video: Gain-compensation Methodology for a Sinusoidal Scan of a Galvanometer Mirror in Proportional-Integral-Differential Control Using Pre-emphasis Techniques

An Experimental Platform to Study the Closed-loop Performance of Brain-machine Interfaces

The non-stationary nature and variability of neuronal signals is a fundamental problem in brain-machine interfacing. We developed a brain-machine interface to assess the robustness of different control-laws applied to a closed-loop image stabilization task. Taking advantage of the well-characterized fly visuomotor pathway we record the electrical activity from an identified, motion-sensitive neuron, H1, to control the yaw rotation of a two-wheeled robot. The robot is equipped with 2 high-speed video cameras providing visual motion input to a fly placed in front of 2 CRT computer monitors. The activity of the H1 neuron indicates the direction and relative speed of the robot's rotation. The neural activity is filtered and fed back into the steering system of the robot by means of proportional and proportional/adaptive control. Our goal is to test and optimize the performance of various control laws under closed-loop conditions for a broader application also in other brain machine interfaces.

We use a closed-loop fly-machine interface to investigate general principles in neuronal control.

פלטפורמה ניסויית לחקר ביצועים לולאה סגורה של המוח מכונת ממשקים

The non-stationary nature and variability of neuronal signals is a fundamental problem in brain-machine interfacing. We developed a brain-machine ...

Neuroscience

Scanning-probe Single-electron Capacitance Spectroscopy

The integration of low-temperature scanning-probe techniques and single-electron capacitance spectroscopy represents a powerful tool to study the electronic quantum structure of small systems - including individual atomic dopants in semiconductors. Here we present a capacitance-based method, known as Subsurface Charge Accumulation (SCA) imaging, which is capable of resolving single-electron charging while achieving sufficient spatial resolution to image individual atomic dopants. The use of a capacitance technique enables observation of subsurface features, such as dopants buried many nanometers beneath the surface of a semiconductor material1,2,3. In principle, this technique can be applied to any system to resolve electron motion below an insulating surface.
As in other electric-field-sensitive scanned-probe techniques4, the lateral spatial resolution of the measurement depends in part on the radius of curvature of the probe tip. Using tips with a small radius of curvature can enable spatial resolution of a few tens of nanometers. This fine spatial resolution allows investigations of small numbers (down to one) of subsurface dopants1,2. The charge resolution depends greatly on the sensitivity of the charge detection circuitry; using high electron mobility transistors (HEMT) in such circuits at cryogenic temperatures enables a sensitivity of approximately 0.01 electrons/Hz&frac12; at 0.3 K 5.

Scanning-probe single-electron capacitance spectroscopy facilitates the study of single-electron motion in localized subsurface regions. A sensitive charge-detection circuit is incorporated into a cryogenic scanning probe microscope to investigate small systems of dopant atoms beneath the surface of semiconductor samples.

ספקטרוסקופיה קיבוליות חד אלקטרונים סורקות-בדיקה

The integration of low-temperature scanning-probe techniques and single-electron capacitance spectroscopy represents a powerful tool to study the ...

Video-rate Scanning Confocal Microscopy and Microendoscopy

Confocal microscopy has become an invaluable tool in biology and the biomedical sciences, enabling rapid, high-sensitivity, and high-resolution optical sectioning of complex systems. Confocal microscopy is routinely used, for example, to study specific cellular targets1, monitor dynamics in living cells2-4, and visualize the three dimensional evolution of entire organisms5,6. Extensions of confocal imaging systems, such as confocal microendoscopes, allow for high-resolution imaging in vivo7 and are currently being applied to disease imaging and diagnosis in clinical settings8,9.
Confocal microscopy provides three-dimensional resolution by creating so-called "optical sections" using straightforward geometrical optics. In a standard wide-field microscope, fluorescence generated from a sample is collected by an objective lens and relayed directly to a detector. While acceptable for imaging thin samples, thick samples become blurred by fluorescence generated above and below the objective focal plane. In contrast, confocal microscopy enables virtual, optical sectioning of samples, rejecting out-of-focus light to build high resolution three-dimensional representations of samples.
Confocal microscopes achieve this feat by using a confocal aperture in the detection beam path. The fluorescence collected from a sample by the objective is relayed back through the scanning mirrors and through the primary dichroic mirror, a mirror carefully selected to reflect shorter wavelengths such as the laser excitation beam while passing the longer, Stokes-shifted fluorescence emission. This long-wavelength fluorescence signal is then passed to a pair of lenses on either side of a pinhole that is positioned at a plane exactly conjugate with the focal plane of the objective lens. Photons collected from the focal volume of the object are collimated by the objective lens and are focused by the confocal lenses through the pinhole. Fluorescence generated above or below the focal plane will therefore not be collimated properly, and will not pass through the confocal pinhole1, creating an optical section in which only light from the microscope focus is visible. (Fig 1). Thus the pinhole effectively acts as a virtual aperture in the focal plane, confining the detected emission to only one limited spatial location.
Modern commercial confocal microscopes offer users fully automated operation, making formerly complex imaging procedures relatively straightforward and accessible. Despite the flexibility and power of these systems, commercial confocal microscopes are not well suited for all confocal imaging tasks, such as many in vivo imaging applications. Without the ability to create customized imaging systems to meet their needs, important experiments can remain out of reach to many scientists.
In this article, we provide a step-by-step method for the complete construction of a custom, video-rate confocal imaging system from basic components. The upright microscope will be constructed using a resonant galvanometric mirror to provide the fast scanning axis, while a standard speed resonant galvanometric mirror will scan the slow axis. To create a precise scanned beam in the objective lens focus, these mirrors will be positioned at the so-called telecentric planes using four relay lenses. Confocal detection will be accomplished using a standard, off-the-shelf photomultiplier tube (PMT), and the images will be captured and displayed using a Matrox framegrabber card and the included software.

The complete construction of a custom, real-time confocal scanning imaging system is described. This system, which can be readily used for video-rate microscopy and microendoscopy, allows for an array of imaging geometries and applications not accessible using standard commercial confocal systems, at a fraction of the cost.

וידאו קצב סריקה מיקרוסקופית Confocal ו Microendoscopy

Confocal microscopy has become an invaluable tool in biology and the biomedical sciences, enabling rapid, high-sensitivity, and high-resolution optical ...

Bioengineering

Real-Time DC-dynamic Biasing Method for Switching Time Improvement in Severely Underdamped Fringing-field Electrostatic MEMS Actuators

Mechanically underdamped electrostatic fringing-field MEMS actuators are well known for their fast switching operation in response to a unit step input bias voltage. However, the tradeoff for the improved switching performance is a relatively long settling time to reach each gap height in response to various applied voltages. Transient applied bias waveforms are employed to facilitate reduced switching times for electrostatic fringing-field MEMS actuators with high mechanical quality factors. Removing the underlying substrate of the fringing-field actuator creates the low mechanical damping environment necessary to effectively test the concept. The removal of the underlying substrate also a has substantial improvement on the reliability performance of the device in regards to failure due to stiction. Although DC-dynamic biasing is useful in improving settling time, the required slew rates for typical MEMS devices may place aggressive requirements on the charge pumps for fully-integrated on-chip designs. Additionally, there may be challenges integrating the substrate removal step into the back-end-of-line commercial CMOS processing steps. Experimental validation of fabricated actuators demonstrates an improvement of 50x in switching time when compared to conventional step biasing results. Compared to theoretical calculations, the experimental results are in good agreement.

The robust device design of fringing-field electrostatic MEMS actuators results in inherently low squeeze-film damping conditions and long settling times when performing switching operations using conventional step biasing. Real-time switching time improvement with DC-dynamic waveforms reduces the settling time of fringing-field MEMS actuators when transitioning between up-to-down and down-to-up states.

Real-Time DC-דינמית הטיית שיטה להחלפת זמן שיפור בשולים בשדה קשות Underdamped תנעי MEMS אלקטרוסטטית

Mechanically underdamped electrostatic fringing-field MEMS actuators are well known for their fast switching operation in response to a unit step input ...

Measurement of Scattering Nonlinearities from a Single Plasmonic Nanoparticle

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus have potential applications in nonlinear optics, which requires extraordinary optical intensity. One of the most studied nonlinearities in plasmonics is nonlinear absorption, including saturation and reverse saturation behaviors. Although scattering and absorption in nanoparticles are closely correlated by the Mie theory, there has been no report of nonlinearities in plasmonic scattering until very recently. 
Last year, not only saturation, but also reverse saturation of scattering in an isolated plasmonic particle was demonstrated for the first time. The results showed that saturable scattering exhibits clear wavelength dependence, which seems to be directly linked to the localized surface plasmon resonance (LSPR). Combined with the intensity-dependent measurements, the results suggest the possibility of a common mechanism underlying the nonlinear behaviors of scattering and absorption. These nonlinearities of scattering from a single gold nanosphere (GNS) are widely applicable, including in super-resolution microscopy and optical switches. 
In this paper, it is described in detail how to measure nonlinearity of scattering in a single GNP and how to employ the super-resolution technique to enhance the optical imaging resolution based on saturable scattering. This discovery features the first super-resolution microscopy based on nonlinear scattering, which is a novel non-bleaching contrast method that can achieve a resolution as low as l/8 and will potentially be useful in biomedicine and material studies.

Saturable and reverse saturable scattering were discovered in isolated plasmonic particles and adopted as a novel non-bleaching contrast method in super-resolution microscopy. Here the experimental procedures of detecting and extracting nonlinear scattering are explained in detail, as well as how to enhance resolution with the aid of saturated excitation microscopy.

מדידת פיזור אי-לינאריות מNanoparticle Plasmonic יחיד

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus ...

Implementation of a Nonlinear Microscope Based on Stimulated Raman Scattering

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy uses near-infrared excitation light; therefore, it shares many multi-photon microscopic imaging properties. SRS imaging modality can be obtained using commercial laser-scanning microscopes by equipping with a non-descanned forward detector with proper bandpass filters and lock-in amplifier (LIA) detection scheme. A schematic layout of a typical SRS microscope includes the following: two pulsed laser beams, (i.e., the pump and probe directed in a scanning microscope), which must be overlapped in both space and time at the image plane, then focused by a microscope objective into the sample through two scanning mirrors (SMs), which raster the focal spot across an x-y plane. After interaction with the sample, transmitted output pulses are collected by an upper objective and measured by a forward detection system inserted in an inverted microscope. Pump pulses are removed by a stack of optical filters, whereas the probe pulses that are the result of the SRS process occurring in the focal volume of the specimen are measured by a photodiode (PD). The readout of the PD is demodulated by the LIA to extract the modulation depth. A two-dimensional (2D) image is obtained by synchronizing the forward detection unit with the microscope scanning unit. In this paper, the implementation of an SRS microscope is described and successfully demonstrated, as well as the reporting of label-free images of polystyrene beads with diameters of 3 &#181;m. It is worth noting that SRS microscopes are not commercially available, so in order to take advantage of these characteristics, the homemade construction is the only option. Since SRS microscopy is becoming popular in many fields, it is believed that this careful description of the SRS microscope implementation can be very useful for the scientific community.

In this manuscript, the implementation of a stimulated Raman scattering (SRS) microscope, obtained by the integration of an SRS experimental set-up with a laser scanning microscope, is described. The SRS microscope is based on two femtosecond (fs) laser sources, a Ti-Sapphire (Ti:Sa) and synchronized optical parametric oscillator (OPO).

יישום של מיקרוסקופ לא לינארית על בסיס פיזור ראמאן מגורה

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy uses near-infrared excitation light; therefore, it shares many multi-photon microscopic imaging properties. ...

Characterization of SiN Integrated Optical Phased Arrays on a Wafer-Scale Test Station

Optical phased arrays (OPAs) can produce low-divergence laser beams and can be used to control the emission angle electronically without the need for moving mechanical parts. This technology is particularly useful for beam steering applications. Here, we focus on OPAs integrated into SiN photonic circuits for a wavelength in the near infrared. A characterization method of such circuits is presented, which allows the output beam of integrated OPAs to be shaped and steered. Furthermore, using a wafer-scale characterization setup, several devices can easily be tested across multiple dies on a wafer. In this way, fabrication variations can be studied, and high-performance devices identified. Typical images of OPA beams are shown, including beams emitted from OPAs with and without a uniform waveguide length, and with varying numbers of channels. In addition, the evolution of output beams during the phase optimization process and beam steering in two dimensions is presented. Finally, a study of the variation in the beam divergence of identical devices is performed with respect to their position on the wafer.

Here, we describe the operation of a SiN integrated photonic circuit containing optical phased arrays. The circuits are used to emit low divergence laser beams in the near infrared and steer them in two dimensions.

אפיון מערכים אופטיים משולבים של מערכי מופע בתחנת הבדיקה בסולם וופל

Optical phased arrays (OPAs) can produce low-divergence laser beams and can be used to control the emission angle electronically without the need for ...

Optimizing Brillouin Optical Time-Domain Analyzers Based on Gain Spectrum Engineering

Demonstrated is a unique method for sensing performance enhancement in Brillouin optical time-domain analyzers (BOTDA). A Brillouin gain spectrum (BGS) is superimposed with two symmetric Brillouin loss spectra (BLS). This leads to a complex engineered spectrum shape that is more resistant to the sensing system noise. Instead of only one pump and probe interaction as in the conventional BOTDA setup, three optical probe waves are exploited, with one probe located in the BGS and the other two symmetrically in the BLS. Due to the resistance and insensitivity of the engineered spectrum shape to the noise, the sensing performance is enhanced by 60% and the measurand resolution is doubled.

A protocol for Brillouin optical time-domain analyzers based on gain spectrum engineering is presented. Enhancements in the sensing performance, including sensing range and measurand resolution are achieved and the excess Brillouin intensity noise is studied. The protocol introduces a new way to enhance distributed Brillouin sensing performance.

Demonstrated is a unique method for sensing performance enhancement in Brillouin optical time-domain analyzers (BOTDA). A Brillouin gain spectrum (BGS) is ...

Time-Domain Interpretation of PD Control

Proportional-Derivative (PD) control is a widely used control method in various engineering systems to enhance stability and performance. In a system with only proportional control, common issues include high maximum overshoot and oscillation, observed in both the error signal and its rate of change. This behavior can be divided into three distinct phases: initial overshoot, subsequent undershoot, and gradual stabilization.
Consider the example of control of motor torque. Initially, a positive error signal generates a rapidly rising positive motor torque. This surge in torque leads to significant output overshoot and oscillations, attributed to the high force and insufficient damping. The system&#39;s output exceeds the desired value, reflecting the proportional control&#39;s excessive initial correction and weak resistance.
In the second phase, a negative error signal produces negative motor torque, which decelerates the output, causing it to undershoot the target. This undershoot indicates the system&#39;s tendency to overcompensate in the opposite direction after the initial overshoot. The torque reduction in this phase slows down the output, but the absence of adequate damping results in oscillatory behavior.
During the final phase, positive motor torque reappears, reducing the undershoot from the previous phase. Each oscillation sees a diminishing error amplitude, progressively stabilizing the system&#39;s output. The high initial correction and weak resistance that caused the overshoot are counterbalanced by increased resistance and reduced corrective force in this phase.
PD control effectively addresses these issues by introducing anticipatory adjustments based on the slope of the error signal. This anticipatory mechanism allows the system to predict and correct its direction, mitigating excessive overshoot and reducing the amplitude of oscillations. By adjusting the system&#39;s response rate, PD control fine-tunes the initial correction force and enhances resistance, leading to smaller overshoots and undershoots. Consequently, the system achieves a more stable and controlled output.

פרשנות תחום הזמן של בקרת PD

Consider a motor system with only proportional control that exhibits high maximum overshoot and oscillation, reflected in the error signal and its rate of ...

Design of Control Systems

KEY TERMS AND CONCEPTS

PI Controller: Design

Proportional Integral (PI) controllers are a fundamental component in modern control systems, widely used to enhance performance and mitigate steady-state errors. They are particularly effective in applications such as automatic brightness adjustment on smartphones, where they excel at mitigating steady-state errors for step-function inputs. Unlike PD controllers, which require time-varying errors to function optimally, PI controllers leverage their integral component to address residual steady-state errors not corrected by the proportional part.
In an operational amplifier (op-amp)-based PI controller, resistors and a capacitor process the error signal, generating a control signal. The proportional feedback is derived from a resistor, while the integral response comes from a capacitor. Two- and three-op-amp circuit designs exhibit unique transfer functions, with PI controller parameters intrinsically linked to their circuit characteristics. The three-op-amp configuration allows for independent adjustment of proportional and integral gains through specific circuit parameters. Notably, in both circuits, the integral gain is inversely proportional to the capacitor value, which may necessitate large capacitors for effective PI control designs.
The PI controller enhances system performance by modifying the forward-path transfer function through the addition of a zero and a pole. This adjustment boosts system performance and reduces the steady-state error by an order of magnitude. In scenarios where the steady-state error to a given input is constant, the PI controller can reduce this error to zero, provided the system remains stable after compensation.
By addressing both proportional and integral aspects, PI controllers provide a robust solution for steady-state error correction in various applications. Their design, involving specific resistor and capacitor configurations in op-amp circuits, ensures precise control and performance enhancement, making them indispensable in modern control systems.

בקר PI: עיצוב

In applications like automatic brightness adjustment on smartphones, Proportional Integral controllers effectively mitigate steady-state errors for ...