調(diào)制器的偏置電壓控制板中PID調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)

張鳳志 閆文輝 趙婷 王雪

摘 要：在光通信領(lǐng)域目前較好的調(diào)制方式就是外調(diào)制方式，它采用的是在激光器發(fā)射的光路上加入調(diào)制器的方式，并在調(diào)制器載入要傳輸?shù)挠行盘枺ㄕ{(diào)制信號），并對激光載波信號進(jìn)行調(diào)制后傳輸出去，但隨著實(shí)驗(yàn)環(huán)境、器件溫度的上升等因素的影響，調(diào)制器件的偏置電壓（以保證傳輸信號不失真的電壓工作點(diǎn)）會發(fā)生漂移，影響信號的傳輸質(zhì)量，為此有必要在發(fā)生漂移之前檢測到，此種設(shè)計(jì)方案能夠很好的解決偏置電壓工作點(diǎn)漂移的問題。

關(guān)鍵詞：PID調(diào)節(jié)器 偏置電壓 漂移

中圖分類號：TM5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（a）-0000-00

0 引言

1、引言

PID控制技術(shù)由于原理簡單、操作方面是目前最成熟的魯棒性最強(qiáng)的控制方法。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，并且在特殊領(lǐng)域發(fā)展出了特定的改進(jìn)方法如微分先行PID控制算法、帶死區(qū)的PID 控制算法等[1]。本文采用DSP芯片來做數(shù)字PID調(diào)節(jié)器，數(shù)字的PID調(diào)節(jié)器分為增量型、位置式PID控制算法。本文采用TI公司TMS320LF2407和外接D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片結(jié)合增量式PID 控制算法。同時(shí)對多路模擬信號進(jìn)行采集，（LF2407采用10位A/D的模數(shù)轉(zhuǎn)換對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣），之后經(jīng)過DSP的運(yùn)算處理得出控制信號去調(diào)節(jié)被控對象。從整體上來說運(yùn)算和處理速度都得到了提升[2]。

1 PID控制器軟件編程

PID算法其實(shí)有兩種一種是位置型PID算法和增量型PID算法，由于增量型PID的算法存在的優(yōu)勢，所設(shè)計(jì)的控制板選擇了增量型PID 算法。之后將進(jìn)行編程操作，編程只要參照以往的PID控制算法進(jìn)行編寫即可，當(dāng)然實(shí)際控制系統(tǒng)的PID參數(shù)需要進(jìn)行測試調(diào)整并找到合理的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置[3]。

本文的PID控制器的程序設(shè)計(jì)是基于以上兩種來實(shí)現(xiàn)，并結(jié)合PID增量式算法，程序的文件名是*.asm和系統(tǒng)配置命令文件（*.CMD），可以從該配置文件中可以看出本文當(dāng)中DSP的存儲器資源和配置方法。

在中斷子程序中實(shí)時(shí)調(diào)用PID控制算法的程序如下：

ADCINT-ISR： ； ADC中斷子程序

CLRC SXM ；符號位擴(kuò)展抑制指令

LDP# 4 ；指向用戶變量區(qū)

LAR AR2， #RESULT0 ；將A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果存儲到AR2中

MAR *， AR2 ；輔助寄存器設(shè)置為AR2

LACC *， 10 ；左移10位加載到ACC高位

SACH ADRESULT ； ADRESULT存儲A/D轉(zhuǎn)換值

CALL PID_Control ；調(diào)用PID控制子程序進(jìn)行實(shí)時(shí)控制

CLRC INTM ；開總中斷

RET

2、直流偏置控制系統(tǒng)的測試結(jié)果

圖1 控制板電壓校正波形圖 圖2控制板正常工作輸出電壓波形圖

圖1為控制板電壓的校正過程，通過對控制板輸出的信號進(jìn)行從0V開始的調(diào)整，并從示波器顯示的幅度信號讀取相應(yīng)的PEAK（對應(yīng)光強(qiáng)最大點(diǎn)）、NULL點(diǎn)（對應(yīng)光強(qiáng)最小點(diǎn)），并計(jì)算出±QUAD點(diǎn)的電壓。由此我們找到工作的依據(jù)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候我們將上訴記錄的點(diǎn)的電壓設(shè)置成工作電壓[4]。圖2是控制板輸出微擾電壓的波形電壓的波形。而微擾信號是通過數(shù)字芯片DSP產(chǎn)生的，同時(shí)又經(jīng)過數(shù)字PID的控制盒低通濾波，并且在系統(tǒng)工作過程當(dāng)中不斷的調(diào)整，使其始終保持在鎖定的位置上。從而達(dá)到需要的工作效果。

3、總結(jié)

光通信用發(fā)射機(jī)中的射頻信號對光載波進(jìn)行外調(diào)制的方式具有很多的優(yōu)勢，在高速長途通信中它必將成為主流的調(diào)制方式。而偏置控制是保證調(diào)制器輸出信號質(zhì)量的關(guān)鍵之一，本文采用DSP數(shù)字芯片作為偏置控制的調(diào)節(jié)器件，經(jīng)過試驗(yàn)證明了它的可靠性以及快速處理的優(yōu)勢，對于以后的自動(dòng)偏置控制技術(shù)的提高起著較為重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 符曉玲，姜波.《基于DSP的數(shù)字PID控制器設(shè)計(jì)》，《現(xiàn)代電子技術(shù)》，2012年第7期

[2] 孫文煥.《并行D/A轉(zhuǎn)換器AD7237A及其接口設(shè)計(jì)》，《國外電子元器件》，2008年2期

[3] 郭旖旎.《基于DSP的電光調(diào)制器偏置電壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研制》，天津：天津大學(xué)2010

[4] Mark Lee，Howard E Katz，ChristophErben，etal.Broad-band modulation of Iight by using an eIeetro-optic polymer.Seience，2008，298（15）：1401-1403