光子学报
2023, 52(12): 1206001
光学 精密工程
2023, 31(23): 3504
光子学报
2023, 52(11): 1111004
1 天津工业大学 机械工程学院，天津 300387
2 天津市现代机电装备技术重点实验室，天津 300387
3 天津中德应用技术大学 机械工程学院，天津 300350
对测量激光雷达轴系动摩擦力矩数据波动较大、重复测量精度低等问题开展研究，将基于测试主轴控制系统构建的数据云与GA-BP算法进行融合，提出了激光雷达轴系摩擦力矩检测设备自更新控制算法。以测试主轴的实际转速、理想转速、转速误差和转速误差变化率构建数据云，使用密度及距离信息实现数据的添加和删除，通过GA-BP算法实现在线控制参数的整定。以激光雷达轴系摩擦力矩测量设备测试主轴和被测轴系为研究对象，通过仿真实验证明该方法与使用Z-N-PID算法的控制系统相比，提高了系统抗干扰性。通过激光雷达轴系动摩擦力矩检测设备进行摩擦力矩检测，实验结果表明，所提出的自更新控制算法相比于Z-N-PID算法平均过冲量降低了12.77%，稳定后数据标准差降低了5.00%~40.63%，重复测量误差降低了24.20%~71.66%。
激光雷达轴系 摩擦力矩 数据云 自更新控制算法 lidar shafting friction torque data cloud self-updating control algorithm 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210591
1 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240
2 上海交大-平湖智能光电研究院，浙江 平湖 314200
本文对基于级联反谐振微环的1×N树状波束成形网络芯片进行了理论分析。该结构采用反谐振微环实现低延迟抖动、大带宽的光学真延迟，并利用树状结构来减少延迟单元的数量，可用于宽带大规模微波光子相控阵天线系统中。针对微环单元初始状态随机的问题，本团队构建了一套自动化标定系统，利用光谱与微波延迟谱联合迭代优化来精准控制微环延迟量和谐振波长。测试了基于氮化硅的1×8低损耗波束成形网络芯片中的最长路径，实现了路径中所有21个级联微环的延迟离散调节，测得最大延迟量为560 ps，延迟抖动小于11.2 ps；同时验证了3个微环的延迟连续调节，3个微环在0～8 GHz带宽内的延迟抖动小于7.5 ps。本系统可以消除微环间热串扰对微环状态标定的影响，同时降低了芯片与硬件系统的复杂度。
光学器件 集成光器件 微环谐振器 光延迟线 反馈控制算法 中国激光
2022, 49(11): 1119001
1 江苏海洋大学 电子工程学院，江苏 连云港 222005
2 江苏省海洋资源开发研究院，江苏 连云港 222005
FPGA（field programmable gate array）具有可重复编程、算法实现灵活等优势，以97单元变形镜为原型，提出基于FPGA的SPGD（stochastic parallel gradient descent algorithm）控制算法通用快速实现方案。采用TimeGen软件对SPGD算法进行时序分析，并采用Vivado软件分别对SPGD算法随机扰动电压生成、性能指标计算和控制电压的计算与输出进行FPGA配置和编程，将每个模块的计算结果与Matlab结果进行对比、分析。研究结果证明了该文所提方案的合理性和可行性，为下一步基于FPGA的SPGD算法硬件实现和应用提供基础。
自适应光学系统 SPGD控制算法 FPGA 变形镜 adaptive optics system SPGD control algorithm FPGA deformable mirror
研究了固定时间控制在非线性纯反馈系统中的应用。为了解决传统反步法无法处理纯反馈系统的问题, 引入了一种非传统的坐标变换。根据Lyapunov稳定性定理证明了所提出的控制算法可以确保系统在固定时间内跟踪到给定信号, 且收敛时间与系统的初始状态无关。最后, 通过两个仿真示例验证了所提算法的有效性。
纯反馈非线性系统 固定时间控制 反步控制算法 跟踪控制 pure-feedback nonlinear system fixed-time control backstepping control algorithm tracking control
大连理工大学 微电子学院, 辽宁 大连 116024
针对图像传感器中传统锁相环(PLL)存在的功耗高、抖动大,以及锁定时长等问题, 提出了一种基于计数器架构的低功耗、低噪声、低抖动、快速锁定的分数分频全数字锁相环(ADPLL)设计方法。首先, 采用动态调节锁定控制算法来降低回路噪声, 缩短锁定时间。其次, 设计了一个通用单元来实现数字时间转换器(DTC)和时间数字转换器(TDC)的集成, 以降低该部分由于增益不匹配引起的抖动。基于180nm CMOS工艺的仿真结果表明, 在1.8V电源电压下, 该ADPLL能够实现250MHz~2.8GHz范围的频率输出, 锁定时间为1.028μs, 当偏移载波频率为1MHz时, 相位噪声为-102.249dBc/Hz, 均方根抖动为1.7ps。
全数字锁相环 动态调节锁定控制算法 快速锁定 低抖动 ADPLL DTC-TDC DTC-TDC DALC fast locking low jitter
