Name: gain-compensation methodology for a sinusoidal scan of a galvanometer mirror in proportional-integral-differential control using pre-emphasis techniques
Uploaded: 2017-04-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 1 s
Description: 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

Yazarlar hiçbir onayları var.

Bir Galvanometre Yansıtmasının Kazanç Verilerinin 1. Toplama <ol><li> o salınan ederken hasardan korumak için stabilize şekilde galvanometrenin aynayı sabitleyin. galvanometrenin ayna için dairesel delik olan bir ısmarlama metal jig ile sabitlenmiştir değilse galvanometrenin ayna değil, aynı zamanda galvanometrenin aynanın vücut, sadece hareket eder. bir optik taşıyıcı ve bir optik tezgah üzerine jig sabitleyin. </li><li> galvanometrenin aynanın servo sürücü giriş ve pozisyon soketlerine bir terminal blok içinden AD / DA kartından BNC kablolar bağlayın. </li><li> Program, Şekil 3&#39;te gösterildiği gibi, isteğe bağlı bir frekans, genlik ve süresi ayarlamak mümkün olduğu C ++, AD / DA kurulu SDK kullanılarak bir grafiksel kullanıcı arabirimi (GUI) gibi bir sinüs dalgalı fonksiyon jeneratörü. NOT: deneme defalarca yapılan edildiğinden, bu özelleştirilmiş fonksiyon jeneratörü, adım 1.5 sürekli denemeler için zamansal maliyeti kesim katkıda bulunur. </li<html> &gt; <li> 100 Hz ile 100 Hz aralıklı olarak 500 Hz&#39;e değişir frekansı ayarlanır ve GUI 10 mV aralıklarla 10 mV ila 500 mV arasında değişebilir için genliği ayarlayın. Genel olarak, 250 kombinasyonları mevcuttur. 250 kombinasyonu test etmek için, bir çift ilmek uygulamak etkilidir. Birinci döngü, 100 Hz ila 50 kez uygulanan 500 Hz, frekanslar içindir. İkinci çevrim 10 mV ile 50 kez uygulanan 500 mV için genlikleri içindir. </li><li> GUI süresi gibi 2.000 demonstrasyonların için AD / DA tahta içine sinüs dalga yolu sinyalini ekleyin. Eş zamanlı AD / DA kurulu analog değerini okumak için galvanometrenin aynanın pozisyon sinyalini kaydedin. C ++ yazmak için aynı parçacığı kullanmak, AD / DA kurulu kitaplığı kullanarak kodlama ve programlama okuma. Bu denklemde galvanometrenin ayna İçeride ISTV melerin RWMAIWi&#39;nin (yazma bilgisi) mevcut açısını hesaplayın <img alt="Denklem 2" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq2.jpg" /> burada t zaman,es / ftp_upload / 55431 / 55431eq3.jpg&quot;/&gt; ƒ frekanstır, genlik olduğunu. </li><li> .csv dosyası olarak pozisyon sinyal verileri kaydetme ve dosya adı frekans değerini ve genliği vardır. </li><li> Tekrar 1.4 adımları - 250 tekrarlamalar için 1.6. </li></ol> 2. Hesaplama Ön vurgu Katsayıları Get <ol><li> Gürültü etkilerinden kaçınmak için csv dosyaları (kayıtlı sinyalleri) için medyan filtresi uygulayın. Medyan filtrenin uzaysal boyutu 5&#39;tir. </li><li> Şekil 4 (grafiği sinüs dalga yolunun verileri temsil eden) &#39;de gösterildiği gibi, CSV dosyaların her biri için MATLAB (2 ile çarpılmalıdır genliği ile karşılık gelir) tepe-tepe değerini hesaplamak için komut çalıştırın. </li><li> Her frekans için doğrusallığı belirlemek için bir grafik üzerinde tepe-tepe verilerini grafiği çizilir ve araziler doğrusal olmayan zaman Şekil 5&#39;te görüldüğü gibi, giriş genlik kullanım bölgesini sınırlar. NOT: Grafiğin doğrusal olmayan kısmı doygunluk temsilPID kontrol; dolayısıyla, kontrolden şartname sınırlama sabitlemek için bunları kullanmaktan kaçınmak tavsiye edilir. </li><li> Her frekans doğrusal enterpolasyon katsayılarını elde etmek üzere bir e-tabloda tepe-tepe veriler için lineer regresyon yürütün. Bu süreçte, yamaçlar ve kesicilerimizden beş set elde edilir. Her 100 Hz&#39;de 100 Hz ile 500 Hz arası frekanslarda tekabül etmektedir. 300 Hz düz çizginin bir yaklaşım Şekil 5 (A) &#39;da gösterilir ve her frekans doğrusal enterpolasyon katsayıları Tablo 1&#39; de gösterilmiştir. </li><li> ikinci dereceden çoklu doğrusal regresyon kullanılarak, her bir frekans doğrusal enterpolasyon katsayıları için e-tabloda quartic interpolasyon katsayıları (önvurgulama katsayıları) elde etmek üzere quartic interpolasyon yürütmek. Önvurgulama katsayıları Tablo 2&#39;de gösterilmektedir. NOT: Bu araştırmada, doğrusal enterpolasyon katsayıları quadrati formunda farklılıkC eğrisi; Hata minimal ancak, böyle kuadratik ve kübik denklemleri gibi işlevlerden diğer türleri, uygulanır. </li></ol> Ön vurgu Tekniği dayanarak 3. Çevrimiçi Sinyal Amplifikasyon <ol><li> güncellenmiş girdi genlik değerini hesaplar yazılımını yürütün <img alt="Denklem 5" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq5.jpg" /> ideal bir giriş genlik değerinden <img alt="Denklem 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> ve ön-azaltma katsayıları kullanılarak ƒ sıklığı. <ol><li> C ++ yazılım önvurgulama katsayıları olarak sabit değerleri kaydedin. Cihaz güncellendiğinde, bu sürekli değerler de güncellenir. </li><li> Bir fonksiyonu Program <img alt="Denklem 7" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq7.jpg" /> ve C ++ yazılım doğrusal enterpolasyon katsayılarının. Bir i için onların yerine, i b, c, I, D,ve denklem ve Tablo 2&#39;den i e. </li><li> Bir fonksiyonu Program <img alt="Denklem 13" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq13.jpg" /> C ++ yazılım ve güncelleştirilmiş giriş genlik değeri elde <img alt="Denklem 5" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq5.jpg" /> için yerine <img alt="Denklem 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> ve adım 3.1.2 elde edildi doğrusal enterpolasyon katsayılarıdır. </li></ol></li><li> ile keyfi kez 1.6 - Tekrar 1.4 adımları <img alt="Denklem 5" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq5.jpg" /> GUI.NOTE ön vurgu tekniği kullanılarak: PID kontrol bölgesi doymasını önlemek kadar 200 Hz, 400 mV ayarlamak için, 200 mV 300 Hz, 100 mV kadar 400 Hz, ve 50 mV 500 Hz&#39;e kadar olan için. </li><li> bir grafik olarak adımı tekrar 2.2 ve çizim, pik-tepe veri kazanç iyileşmeyi görüntülemek için kullanılır. </li></ol> Hareket-bulanıklık yet 4. Deneynsation <ol><li> dokular yapışkan yapışabilen bir kayış kullanılarak 30 km / saat hızda hareket edebilen bir konveyör kayışı hazırlayın. ölçüye taşıyıcı bant benzeri bir hız-kontrol motoru, bir demir lastik kayış ve birleşiminden oluşur. Bu hız kontrol edebilir hazır taşıyıcı kayış ile ikame edilmiş olabilir. </li><li> yazdırılabilir bant üzerine ince doku desenini yazdırın ve konveyör bant yapıştırın. Not: yapıştırılan doku, Şekil 6&#39;da gösterilmiştir. çizgili openFrameworks bir kütüphane &quot;ofxPDF&quot; kullanılarak programlanır ve fotografik görüntü stok fotoğraf şirketten olduğunu edilir. </li><li> Şekil 2&#39;de gösterildiği gibi, bu tür bir kamera, bir lens, bir aydınlatma olarak optik cihazları ayarlayın. Kameraya bağlı olan merceğin önünde galvanometrenin ayna yerleştirin ve taşıyıcı bantı aydınlatmak için aydınlatma yerleştirin. <ol><li> 333 Hz, 1 ms maruz kalma süresi ve 848 * 960 (genişlik x kalınlık) için piksel sayısı için kamera frekansı ayarlanır. </li><html></ol></li><li> galvanometrenin aynanın dönme zamanlaması ve kameranın pozlama süresini senkronize etme. galvanometrenin aynanın açısı poz başlamak için pozisyon geldiğinde yazılımında, program kameraya bir yazılım tetiği gönderir. Yazılım tetik zamanlaması Şekil 7&#39;de gösterilmektedir. </li><li> Girdi konveyör kayışı v t (30 km / s) ve taşıyıcı bandı L (3.0 m) makinesinden mesafe hızı Şekil 8&#39;de olduğu gibi GUI galvanometrenin ayna açısal hızı ω r gerekli hesaplamak için kullanılır. aşağıdaki gibi ω r hesaplanır: <img alt="Denklem 18" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq18.jpg" /></li><li> Girdi Şekil 8&#39;de olduğu gibi GUI frekans ƒ (330.0 Hz), orijinal giriş genlik hesaplamak <img alt="Denklem 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> . HesaplamakDenklem 3&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 55431 / 55431eq3.jpg&quot; / aşağıdaki&gt; gibidir: <img alt="Denklem 19" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq19.jpg" /></li><li> Kopyala ve yapıştır <img alt="Denklem 3" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq3.jpg" /> aşağıdaki gibi kaynak koduna ve galvano servo sürücü için ön-işaretli kontrol değeri İçeride ISTV melerin RWMAIWi&#39;nin ile galvanometreye döndürmek: <img alt="Denklem 20" src="/files/ftp_upload/55431/55431eq20.jpg" /> burada t, zamandır. Şekil 7, θ A nasıl hesaplandığını gösterir. </li><li> Konveyör kayışı v t (30 km / s) hareket ettiği kayıt ve görüntüler. Not: Şekil 9, taşıyıcı bandın hareketi göstermektedir. </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>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Bu makalede, PID kontrol izlemeyi yüksek doğruluk eğrisini elde etmek için sinüs dalgalı frekans aralığı genişleme özelliğine sahip bir yöntem sunulur. Bir galvanometrenin aynanın yanıt kendi atalet tarafından sınırlı olduğundan, denetim yolu dik olduğunda galvanometrenin ayna kullanmak için kritik öneme sahiptir. Bununla birlikte, bu çalışmada, bir kontrol özellikleri geliştirmek ve daha sonra deney sonuçlarını elde yöntemini kanıtlamak için bir yöntem önerilmektedir. <p class="j...

Optik elemanları ve farklı optik uygulamalar için uygun kontrol yöntemleri çeşitli önerilen ve 1, 2 geliştirilmiştir. Bu optik elemanları optik yol kontrol edebilmektedir; galvanometrenin aynalar özellikle doğruluk, hız, hareketlilik açısından iyi bir denge sunarlar ve, 5 4, 3 mal oldu. Aslında, hız ve galvano aynalar doğruluğu sunduğu avantaj, hedef izleme ve çekme, tarama kontrol ve hareket bulanıklık dengeleme 6, 7, 8, 9, 10, optik uygulamalarda, çeşitli gerçekleşmesine yol açmıştır, 11, 12. Ancak, bizim daha önceki hareket bulanıklığı COMPENSATI içindesistemde, orantılı-integral-diferansiyel kullanılarak galvano ayna (PID) bir kontrol düzeni, küçük bir kazancı temin; dolayısıyla daha yüksek frekans ve daha hızlı bir hıza 11 elde etmek zordu. Bu doğruluk 13 izleme belirli bir düzeyde tatmin Diğer taraftan, PID kontrol, yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. çeşitli yöntemler PID kontrol kazancı düzeltmek için önerilmiştir. Tipik bir çözüm olarak, PID kontrol parametre ayarlama manuel olarak yapılır. Ancak, korumak için zaman ve özel beceri ister. Daha karmaşık bir yöntem olup, otomatik parametreleri belirlemek için bir otomatik ayarlama fonksiyonu önerilmiştir ve yaygın olarak 14 kullanılır. Yüksek hızlı operasyon için izleme doğruluğu ne zaman orantılı kazanç değeri P artar otomatik ayarlama fonksiyonu kullanılarak artırıldı. Ancak, bu da düşük devirlerde yakınsama süresini ve gürültüyü arttırır. Dolayısıyla, izleme doğruluğu hayırt zorunlu geliştirilmiş. bir kendini ayarlama kontrol PID kontrol için uygun parametreleri ayarlamak için ayarlanmış olabilir, ancak ayarlama için uygun parametreleri elde etmek için ihtiyaç bir gecikmeye neden olur; nedenle, gerçek zamanlı uygulamalarda 15 bu yöntemi benimsemeye zordur. Genişletilmiş bir PID kontrolör 16, 17 ve uzun bir akıllı kontrol 18, genel PID kontrol genişletmek ve üçgen dalgalar, testere dişi dalgaları ve sinüs dalgası olarak izleme yolları, çeşitli galvano aynalar izleme performansını artırmak için önerilmiştir. Bununla birlikte, bu sistemlerde, galvano sistem kontrol sisteminin bir modeli gerekli ise, bir kara kutu olarak kabul edildi, ve kontrol sistemi, bir kara kutu olarak kabul edildi. Dolayısıyla, bu yöntemler her galvanometrenin aynanın onların modeli güncellenmiş olmasını gerektirir. Ayrıca, Mnerie ve diğerleri, ancak. f metodunu doğrulanmışdetaylı çıkış dalgası ve faz üzerinde ocusing, araştırma, tüm dalga zayıflamasını içermiyordu. Sinüzoidal frekans böylece tüm dalga kazanç telafi etmek gerekliliğini gösteren, yüksek Aslında, daha önceki araştırmalar 11, kazanç önemli ölçüde azalmıştı. Bu araştırmada, PID kontrol 12, kazanç telafisi için prosedür iletişimde iletişim kalitesinin veya hızını artırmak için ön-vurgu tekniği 19, 20, 21 a metoduna dayanır tekniği kullanan bir sistemde inşaat sağlar varolan ekipmanı. Şekil 1, akım yapısını göstermektedir. önvurgulama tekniği önceden PID kontrol etkili değildir bir girdi değeri, arzu edilen çıkış değeri elde etmek mümkün olsa bile galvano ayna durumundave kontrolör siyah kutular olarak kabul edilmektedir. Bu 0 dB kazanç PID kontrol parametrelerini ayarlayarak olmadan elde edilebildiği sıklığını ve genlik aralığını genişletmek için onları sağlar. kazanç büyütülmüşse, galvanometrenin aynanın cevap karakteristikleri genel olarak farklı frekanslarda farklıdır ve bu nedenle, amplifikasyon katsayıları her frekansını yükseltmek gerekir. Her bir sinüs dalgası olarak sadece tek bir frekans vardır Böylece, bir sinüs dalgası, ön-vurgu tekniği için de uygundur. Biz hareket bulanıklık telafisi gerçekleştirmek için kazanç telafi uygulamak için bu araştırmada, kontrol sinyali, bir sinüs dalga tarama ile sınırlıdır, ve sinüs dalgası sinyal, üçgen ve testere dişi dalgaları gibi diğer dalgalar, farklı olarak, tek bir frekans oluşturmaktadır. Ayrıca, galvanometrenin aynaya giriş sinyali çünkü katsayıları ayarlanır ön vurgu sonra açık döngünün bir sonraki döngüsü içinde hemen güncellenir. Diğer bir deyişle, biz t ihtiyacımızo bir kara kutu olarak kontrolör kabul sadece bir giriş-çıkış oranını bilmek ve detaylı modelleme gerekli değildir. Bu basitlik sistemimiz kolayca uygulamalarda gömülü edilmesini sağlar. Bu yöntem genel amacı, ön-vurgu tekniği kullanılarak kazanım telafisi bir uygulama olarak hareket bulanıklaşma tazminat deneysel prosedür kurmaktır. Birden fazla donanım aygıtları, örneğin, bir galvano ayna, bir kamera, bir konveyör kayışı, aydınlatma ve bir mercek olarak, bu işlemler kullanılmaktadır. C ++ ile yazılmış Orta yazılım kullanıcı geliştirdiği programlar da sistemin bir parçasını oluşturmaktadır. Şekil 2, deneysel kurulum bir şemasını göstermektedir. galvano ayna ve böylece mümkün görüntülerden bulanıklık miktarını değerlendirmek için yapım kazanç telafi bir açısal hızla döner.

<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

Galvanometre aynalar için yüksek hız ve doğruluk, hedef takibi, çekme, ve tarama kontrol olarak, optik uygulamalarda kullanılır. Bununla birlikte, bir galvano aynanın yanıt ataletinden ile sınırlıdır; Kontrol yolu dik olduğunda dolayısıyla bir galvanometrenin aynanın kazanç azalır. Bu araştırmada, orantılı-integral-diferansiyel (PID) kontrolü ile izleme sinüs dalgası yolu galvanometrenin aynalar kazanç azalmasını dengelemek için bir ön-vurgu tekniği kullanılarak karşılık gelen frekans genişletmek için bir yöntem önerilmektedir. önvurgulama tekniği önceden istenen bir çıkış değeri için bir girdi değeri elde edilir. Bir PID denetleyici kullanarak izleme sinüs dalgası yolu için galvanometrenin aynası, her bir frekansta bir galvano aynanın ham kazanç ve genliğini kontrol etmek için bu yöntemi uygulamak hesaplandı. PID kontrol etkili olmadığı yerlerde, 0 dB&#39;lik bir kazanç sağlamak bu mümkündür, yörünge izleme doğruluğunu geliştirmek için0 dB kazanç PID kontrol parametrelerini ayarlayarak olmadan elde edilebileceği hız aralığını genişletmek. tek frekans vardır, ancak amplifikasyon tek bir ön-vurgu katsayısı ile mümkündür. Bu nedenle, bir sinüs dalgası ve üçgen testere dişi dalgaları farklı Bu teknik, için uygundur. Dolayısıyla, önceden parametrelerini yapılandırmak için bir ön vurgu tekniğine geçiş ve biz de ek aktif kontrol modelleri ve donanım hazırlamak gerekmez. önvurgulama katsayıları ayarlandıktan sonra parametreler nedeniyle açık döngünün bir sonraki döngüsü içinde hemen güncellenir. Başka bir deyişle, bir kara kutu olarak denetleyici kabul etmek, sadece giriş-çıkış oranını bilmek gerekir, ve ayrıntılı modelleme gerekli değildir. Bu basitlik sistemimiz kolayca uygulamalarda gömülü edilmesini sağlar. Bir hareket bulanıklığı kompanzasyon sistemi için ön vurgu tekniği ve yöntemi değerlendirmek için yapılan deney kullanarak Bizim yöntem açıklanmıştır.

Burada sunulan sonuçlar, AD / DA kurulu ve bir kamera kullanılarak elde edilmiştir. Şekil 1, ön-vurgu tekniğin prosedürü göstermektedir; bu nedenle, bu maddenin çekirdeğidir. Başlangıç ​​durumuna sonra PID kontrol parametrelerini ayarlamak için gereksizdir; dolayısıyla, çevrimiçi süreç önemli ölçüde basittir. Şekil 10, sistemimize önvurgulama tekniği uygulanarak...

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

Bir ön-vurgu tekniği kullanılarak karşılık gelen frekans genişletmek için bir yöntem önerilmektedir. Bu yöntem, orantılı-entegral-ayırıcı kontrol kullanarak izleme sinüs dalgası yolundaki bir galvano aynanın kazanç azaltılması için telafi eder.

Ön vurgu Teknikleri Kullanarak Oransal-İntegral-Diferansiyel Kontrolü bir Galvanometre Mirror bir sinüsoidal Tarama için Kazanç-tazminat Metodolojisi

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 Görüntüleme.  University of Tokyo.  Bir ön-vurgu tekniği kullanılarak karşılık gelen frekans genişletmek için bir yöntem önerilmektedir. Bu yöntem, orantılı-entegral-ayırıcı kontrol kullanarak izleme sinüs dalgası yolundaki bir galvano aynanın kazanç azaltılması için telafi eder. 

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.

Beyin-makine Arayüzler Kapalı döngü Performans Çalışması için Deneysel Bir Platform

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

Nörobilim

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.

Tarama-prob Tek elektron Kapasite Spektroskopisi

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

Mühendislik

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.

Video-rate Tarama Konfokal Mikroskop ve Mikroendoskopi

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

Biyomühendislik

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-dinamik Öngerilimlenmesi Yöntem Ciddi Underdamped saçak-alanında Elektrostatik MEMS Eyleyiciler Zaman İyileştirme Anahtarlama

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.

Tek plasmonik Nanoparçacığı gelen doğrusal olmayan Saçılma Ölçülmesi

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).

Stimululated Raman saçılma dayalı doğrusal olmayan mikroskop uygulanması

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.

Gofret Ölçekli Test İstasyonunda SiN Entegre Optik Fazlı Dizilerin Karakterizasyonu

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

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.

PD Kontrolünün Zaman Alanlı Yorumu

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

Elektrik Mühendisliği

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.

PI Denetleyici: Tasarım

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

Time and frequency -Domain Interpretation of PI Control

Proportional-Integral (PI) controllers are essential in many control systems to improve stability and performance. They are commonly used in everyday devices like thermostats to enhance system damping and reduce steady-state error. When the zero in the controller&#39;s transfer function is optimally placed, the system benefits significantly in terms of stability and accuracy.
Acting as a low-pass filter, the PI controller slows the system&#39;s response and extends settling times. This requires careful design to position the zero near the beginning, away from major poles, and with minimal proportional and integral gains.
The PI controller&#39;s transfer function can typically be depicted in a Bode plot. The visualization helps in understanding the effects of proportional and integral components on system performance. Insufficient proportional gain can lead to steady-state errors, while proper attenuation and stability management involve both proportional and integral aspects.
A critical design consideration is the controller&#39;s negative phase, which can adversely affect system stability. To mitigate this, the corner frequency should be positioned as far left as bandwidth requirements permit, preventing phase lag from reducing the system&#39;s phase margin. For optimal performance, the compensated transfer function should intersect the zero-decibel axis at the new gain crossover frequency, ensuring the desired phase margin.
Additionally, the ratio of integral to proportional gain should be set relative to a significantly lower frequency, balancing the system&#39;s responsiveness and stability.
Designing an effective PI controller involves meticulous selection of integral and proportional gains. This selection process aims to avoid the need for a large capacitor, which is a more significant challenge in PI controllers compared to PD controllers. The large capacitor, if required, can complicate the physical implementation of the controller due to increased size and cost.
Overall, the careful placement of the zero, strategic selection of gains, and consideration of phase margins are essential in designing a PI controller that enhances damping, minimizes steady-state error, and maintains system stability.

Zaman ve Frekans - PI Kontrolünün Alan Yorumu

Everyday devices like thermostats utilize PI controllers. These can enhance system damping and reduce steady-state error when the controller transfer ...