小幅低频调制PWM波脉宽提高稳频控制精度

戴高良; 殷纯永; 谢广平

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小幅低频调制PWM波脉宽提高稳频控制精度

戴高良 , 殷纯永 , 谢广平

文章导航 > 激光技术 > 1998 > 22(6): 325-328

引用本文:

Citation:

小幅低频调制PWM波脉宽提高稳频控制精度

1.
清华大学精密仪器与机械学系, 北京, 100084;
2.
中国矿业大学北京研究生部, 北京, 100083

作者简介: 戴高良,男,1972年1月出生。博士生。主要从事激光应用与精密测量测试研究工作。.

基金项目:
国家教委博士点基金;精密测试技术与仪器国家重点实验室开放基金

Improving the control performance of frequency stabilized system for transverse Zeeman laser tube

1.
Dept.of Precision Instrument and Mechanics, Tsinghua University, Beijing, 100084;
2.
Beijing Graduate School, China University of Mining and Technology, Beijing, 100083

摘要: 建立了以8098单片机为控制核心的横向塞曼热稳频系统,由模型预测控制算法计算控制量,通过输出PWM波经低通滤波及功率放大后热补偿激光器腔长实现稳频。由于这由PWM波实现D/A变换的精度较低,控制量量化误差将严重地影响控制系统的性能。为此,提出一种通过将PWM脉宽作小幅低频调制实现高精度D/A变换的方法,显着地改善了控制系统的性能,并在此基础上增大了系统的控制裕度,实现了长达10h的稳频,通过S曲线估算得频率稳定度为8.7×10-10.这种方法简单、实用,可适用于其它智能控制系统。
- 横向塞曼 /
- 稳频 /
- 8098单片机 /
- PWM /
- D/A
Abstract: A real industry scale frequency stabilized system for transverse Zeeman laser tube is composed.It is based on 8098 single chip computer system,which calculates control voltage with MPC algorithm and outputs PWM wave to realize thermal compensation.Because the control voltage calculated from MPC algorithm is always real number,it must be rounded to integer.This round error can influence the control performance seriously.A method of improving D/A converting precision by modulating pulse width of PWM wave with low frequency and little amplitude is introduced.The experiment show that it is effctive.By adopting this method,control range is enlarged,so that the system can be stabilized over longer period than 10h.The laser tube reached frequency stability of 8.7×10-10 with sample time period of 10s.
- transverse Zeeman /
- frequency stabilization /
- 8098 single-chip-computer /
- PWM /
- D/A

[1]	巴恩旭,杨性愉,刘玉照et al.光学学报,1984;4(5):398~405
[2]	戴高良,殷纯永,谢广平1中国激光,1998;25(3)
[3]	Umeda N.Appl Opt,1980;19(3):442~450

[1]	马有年 , 丁金星 . 简单的稳频He－Ne激光器. 激光技术, 1995, 19(4): 255-256.
[2]	李克兰 , 张书练 . 双折射双频激光器增益曲线对稳频的影响. 激光技术, 1996, 20(2): 65-67.
[3]	耿伟彪 , 胡姝玲 , 邵洪峰 . 基于FPGA数字相位调制光外差激光稳频系统设计. 激光技术, 2014, 38(5): 665-668. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.05.019
[4]	王从刚 , 周鼎富 , 赵晓军 , 孙鹏 , 杨泽后 , 侯天晋 , 江东 , 陈建国 . 陶瓷多通道折叠射频波导稳频脉冲CO2激光器研究. 激光技术, 2009, 33(4): 355-358. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.04.006
[5]	李尚义 . 二种单频外腔式He-Ne激光器的自稳频原理再分析. 激光技术, 1995, 19(1): 1-5.
[6]	成相印 , 郭继华 , 殷纯永 . 一种实现高精度稳定Zeeman激光频差的方法. 激光技术, 1996, 20(2): 95-98.
[7]	王学军 , 王雅丽 , 黄骝 . BBO-OPO高精度波长调谐控制系统. 激光技术, 2003, 27(4): 296-298.
[8]	程晓辉 , 赵洋 , 李达成 . F-P干涉仪在长度测量领域的应用. 激光技术, 1999, 23(3): 134-137.
[9]	玉少川 . 横向塞曼激光器的偏振双稳态. 激光技术, 1986, 10(3): 44-46.
[10]	马新敏 , 郭泽俊 , 曹红兵 , 王敏 , 黄维玲 . 15kW具有恒压限流功能的YAG脉冲激光电源. 激光技术, 2003, 27(5): 466-469.
[11]	钟鸣 , 韩凯 . 非稳腔1.06μm激光输出喇曼频移实验研究. 激光技术, 1993, 17(4): 224-225.
[12]	雷建设 , 黄肇明 , 郭振华 , 李又生 , 刘斌波 . 单片机控制的激光标刻机. 激光技术, 2001, 25(2): 140-143.
[13]	余兴龙 , 蒋弘 , 王浩娟 , 殷纯永 , 赵乐群 , 朱圣庚 . 横向塞曼激光器在生物分子检测中的应用研究. 激光技术, 2001, 25(2): 97-100.
[14]	冯荣彪 , 王国良 , 骆明儿 . 基于单片机的激光测速系统设计. 激光技术, 2010, 34(5): 679-681,720. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.O5.028
[15]	简莉 . YAG喇曼频移激光测距机. 激光技术, 1986, 10(3): 19-23,49.
[16]	王霞 , 林远芳 , 黄元庆 , 吴福全 , 邵卫东 . 基于2051单片机的激光对抗模拟器设计. 激光技术, 2001, 25(1): 32-34.
[17]	李岩 . 单片机在自动生产线上的应用. 激光技术, 1992, 16(2): 105-110.
[18]	刘睿 . 利用51单片机实现对激光器电流的精度控制. 激光技术, 2004, 28(3): 225-227.
[19]	陈佳夷 , 伊小素 . 基于CPLD和单片机的激光测距时间间隔测量. 激光技术, 2008, 32(4): 363-365,369.
[20]	于志伟 , 曲彦臣 , 刘逢梅 , 胡孝勇 , 赵景山 , 任德明 . 单片机控制下的TEA CO2激光器快速调谐系统研究. 激光技术, 2000, 24(4): 244-247.

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小幅低频调制PWM波脉宽提高稳频控制精度

作者简介: 戴高良,男,1972年1月出生。博士生。主要从事激光应用与精密测量测试研究工作。

1. 清华大学精密仪器与机械学系, 北京, 100084;
2. 中国矿业大学北京研究生部, 北京, 100083

收稿日期: 1997-07-03
录用日期: 1997-07-03
网络出版日期: 1998-11-25

基金项目: 国家教委博士点基金;精密测试技术与仪器国家重点实验室开放基金

关键词:

横向塞曼 /
稳频 /
8098单片机 /
PWM /
D/A

摘要: 建立了以8098单片机为控制核心的横向塞曼热稳频系统,由模型预测控制算法计算控制量,通过输出PWM波经低通滤波及功率放大后热补偿激光器腔长实现稳频。由于这由PWM波实现D/A变换的精度较低,控制量量化误差将严重地影响控制系统的性能。为此,提出一种通过将PWM脉宽作小幅低频调制实现高精度D/A变换的方法,显着地改善了控制系统的性能,并在此基础上增大了系统的控制裕度,实现了长达10h的稳频,通过S曲线估算得频率稳定度为8.7×10-10.这种方法简单、实用,可适用于其它智能控制系统。