一種脈沖激光功率采集和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

數(shù)字式PID控制是一種采樣控制，需根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差量計(jì)算輸出控制量，e(k)=s(k)-r(k)。然后經(jīng)過對(duì)偏差e(k)進(jìn)行比例、積分、微分，可到控制量。
3．2．2 PID參數(shù)特性
P(比例)：比例系數(shù)加大，系統(tǒng)的動(dòng)作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減小，但如果比例系數(shù)偏大的話又會(huì)導(dǎo)致振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)。
I(積分)：積分會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，但能消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的控制精度。
D(微分)：微分作用可以改善動(dòng)態(tài)特性，微分系數(shù)偏大，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，微分系數(shù)偏小時(shí)，超調(diào)量也會(huì)變大，調(diào)節(jié)時(shí)間變長(zhǎng)。所以只有微分系數(shù)合適時(shí)才能使超調(diào)量較小，減短調(diào)節(jié)時(shí)間。
3．2．3 增量PID控制算法和程序流程

式中u(k)為第k次采樣時(shí)刻輸出，△u(k)為第k次采樣時(shí)的輸出增量，在計(jì)算控制中，通過參數(shù)整定，參數(shù)都可以求出，所以實(shí)際控制中只需要求出e(k)，e(k-1)，e(k-2)三個(gè)有限偏差值就可以求出控制增量。圖7為其流程圖。

3．2．4 PID參數(shù)的確定
PID控制最困難的部分是比例、積分、微分三個(gè)參數(shù)的設(shè)置與調(diào)整。編程時(shí)只是設(shè)定大概的數(shù)值，然后通過PID參數(shù)特性進(jìn)行反復(fù)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，最終找到相對(duì)理想的參數(shù)值。通過PID參數(shù)特性可以得到不同效果PID參數(shù)調(diào)節(jié)的情況。表1和表2分別為調(diào)節(jié)情況表和測(cè)試數(shù)據(jù)表。

3．3 測(cè)試數(shù)據(jù)分析
通過數(shù)據(jù)分析可得，功率一般保持在0．2W以內(nèi)。穩(wěn)定性滿足要求。最終實(shí)現(xiàn)了功率的穩(wěn)恒輸出。

4 小結(jié)
本設(shè)計(jì)對(duì)脈沖激光功率的采集及處理做了較為詳細(xì)的介紹，主要從軟件和硬件兩個(gè)方面給予了說明。最終實(shí)現(xiàn)了脈沖光功率的穩(wěn)定輸出，為脈沖激光器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做了充分的準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為理想。本設(shè)計(jì)也可用在其他脈沖信號(hào)的處理方面。