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PI参数优化实现CO2激光快速选线稳定输出

石佳俊 郑义军 谭荣清 朱子任 黄文武 孙科 李志永

石佳俊, 郑义军, 谭荣清, 朱子任, 黄文武, 孙科, 李志永. PI参数优化实现CO2激光快速选线稳定输出[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1005001-1005001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1005001
引用本文: 石佳俊, 郑义军, 谭荣清, 朱子任, 黄文武, 孙科, 李志永. PI参数优化实现CO2激光快速选线稳定输出[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1005001-1005001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1005001
Shi Jiajun, Zheng Yijun, Tan Rongqing, Zhu Ziren, Huang Wenwu, Sun Ke, Li Zhiyong. PI parameter optimization for CO2 laser fast line selection stable output[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(10): 1005001-1005001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1005001
Citation: Shi Jiajun, Zheng Yijun, Tan Rongqing, Zhu Ziren, Huang Wenwu, Sun Ke, Li Zhiyong. PI parameter optimization for CO2 laser fast line selection stable output[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(10): 1005001-1005001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1005001

PI参数优化实现CO2激光快速选线稳定输出

doi: 10.3788/IRLA201948.1005001
基金项目: 

国家自然科学基金(61775215)

详细信息
    作者简介:

    石佳俊(1993-),男,硕士生,主要从事波长变换及控制方面研究。Email:shijiajun16@mails.ucas.edu.cn

    通讯作者: 郑义军(1975-),男,研究员,主要从事气体激光技术及应用方面的研究。Email:yjzheng@mail.ie.ac.cn
  • 中图分类号: TN248.2

PI parameter optimization for CO2 laser fast line selection stable output

  • 摘要: 通过优化驱动光栅的电机PI控制器参数确定方法,加强了伺服电机的定位精度及稳定性,提升了单光路可调谐TEA CO2激光器的弱线输出稳定性并缩短了调谐间隔。该参数确定的方法基永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)的频域模型,推导出了伺服三环比例积分控制器(Proportional Integral,PI)的解析表达式,并根据工程实际需求设定超调量与峰值时间,求出截止频率,以此确定满足最大相位裕度的条件下的伺服三环PI控制器的参数。采用PML40-530B8ANL交流直驱电机及G-POLHOR10P100EE-E0驱动器搭建了光路实验装置对上述参数进行了验证,转台定位系统的超调量为4.86%,调节间隔为19.5 ms。基于该转台系统搭建了快调谐TEA CO2激光器,在20 ms调谐间隔下进行激光器弱线能量稳定性实验,9P(44)谱线的单脉冲能量小于74 mJ,能量波动范围小于3.35%,能量稳定度提高了3.62倍。
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-06-11
  • 修回日期:  2019-07-21
  • 刊出日期:  2019-10-25

PI参数优化实现CO2激光快速选线稳定输出

doi: 10.3788/IRLA201948.1005001
    作者简介:

    石佳俊(1993-),男,硕士生,主要从事波长变换及控制方面研究。Email:shijiajun16@mails.ucas.edu.cn

    通讯作者: 郑义军(1975-),男,研究员,主要从事气体激光技术及应用方面的研究。Email:yjzheng@mail.ie.ac.cn
基金项目:

国家自然科学基金(61775215)

  • 中图分类号: TN248.2

摘要: 通过优化驱动光栅的电机PI控制器参数确定方法,加强了伺服电机的定位精度及稳定性,提升了单光路可调谐TEA CO2激光器的弱线输出稳定性并缩短了调谐间隔。该参数确定的方法基永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)的频域模型,推导出了伺服三环比例积分控制器(Proportional Integral,PI)的解析表达式,并根据工程实际需求设定超调量与峰值时间,求出截止频率,以此确定满足最大相位裕度的条件下的伺服三环PI控制器的参数。采用PML40-530B8ANL交流直驱电机及G-POLHOR10P100EE-E0驱动器搭建了光路实验装置对上述参数进行了验证,转台定位系统的超调量为4.86%,调节间隔为19.5 ms。基于该转台系统搭建了快调谐TEA CO2激光器,在20 ms调谐间隔下进行激光器弱线能量稳定性实验,9P(44)谱线的单脉冲能量小于74 mJ,能量波动范围小于3.35%,能量稳定度提高了3.62倍。

English Abstract

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