[发明专利]一种用于液晶光束偏转系统的控制器整定方法

权利要求书

1.一种用于液晶光束偏转系统的控制器整定方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤一：建立二维光束偏转模型，生成相应的灰度相位调制图；

步骤二：搭建光束控制实验平台，通过基于FPGA的HDMI驱动器和计算机共同组成数据处理单元；

步骤三：通过频响仪将正弦形式的电极相位差输送给基于FPGA的HDMI驱动器，驱动器根据相位差生成连续相位调制图，再将相位调制图输入给液晶空间光调制器；

步骤四：利用光电位置敏感器件(PSD)采集光束偏转脱靶量，通过数据处理单元将输出信号，即连续脱靶量反馈给计算机，并通过频响仪对输入和输出信号做快速傅立叶变换得到幅频相频特性曲线；

步骤五：通过幅频相频特性曲线计算得出被控对象模型，通过Ziegler整定法对模型进行PID控制器设计。

2.根据权利要求1所述的一种用于液晶光束偏转系统的控制器整定方法，其特征在于：

步骤一中根据液晶靶面点阵式结构，结合微波相控阵原理，建立基于液晶的二维光束偏转模型。

3.根据权利要求1所述的一种用于液晶光束偏转系统的控制器整定方法，其特征在于：

步骤二中搭建基于液晶的二维光束偏转系统实验平台，液晶空间光调制器采用Pluto系列，将HDMI驱动器和计算机视为数据处理单元。

4.根据权利要求1所述的一种用于液晶光束偏转系统的控制器整定方法，其特征在于：

步骤三中通过频响仪将正弦形式的电极相位差输送给基于FPGA的HDMI驱动器，驱动器根据接收到的正弦信号生成相位调制图，再将生成的相位调制图输入给液晶空间光调制器，实现对光波的相位调制。

5.根据权利要求1所述的一种用于液晶光束偏转系统的控制器整定方法，其特征在于：

步骤四中通过光电位置敏感器件(PSD)非成像探测光束偏转脱靶量，并通过数据处理单元进行脱靶量质心分析，进行数字信号处理将输出脱靶量反馈给频响仪，同时可以减小反馈延迟，利用频响仪对输入信号和输出信号做快速傅立叶变换得到幅频相频特性曲线。

6.根据权利要求1所述的一种用于液晶光束偏转系统的控制器整定方法，其特征在于：

步骤五中将幅频相频特性曲线看作一组伯德图，根据伯德图拟合出对应的模型，即传递函数，接着通过Ziegler整定经验公式对传递函数进行PID控制器的设计，PID控制器是一种线性控制器，其传递函数为：

其中，k_p为比例系数，k_i为积分时间系数，k_d为微分时间系数，比例环节可以有效减少偏差，积分环节可用于消除静差，以提高系统的无差度，微分环节反映偏差信号的变化趋势，能够在偏差信号变得太大之前引入一个有效的修正信号，以减少调节时间，Ziegler整定经验公式基于带有延迟的一阶传递函数模型，被控对象模型可表示为：

式中，参数k、L和T可以通过实验测取被控对象的阶跃响应得到，a＝kL/T来获得，根据Ziegler整定公式可以设计出对应的PID控制器。