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基于FPGA的脉冲光纤激光器功率控制系统设计

基于FPGA的脉冲光纤激光器功率控制系统设计

点击数:7165 次   录入时间:03-04 11:43:57   整理:http://www.55dianzi.com   DSP/FPGA技术
了该系统的设计要求与实现复杂度两方面因素后,采用双输入单输出的二维模糊控制器设计。

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    如图8所示为功率控制组成原理,首先由光电探测器将光纤激光器输出的微弱光信号转换为电信号,通过放大滤波后转换为容易被处理的模拟电信号。将该信号通过A/D转换为可以被FPGA处理的数字信号,同时将其存入到寄存器中进行缓存处理。对存入到缓存中的数据,一是用来与预先设定的功率值进行比较产生误差值E;二是当下一个时钟上升沿到来时,通过加减法器把前后两次测量结果相减得到误差值EC。根据获得的误差值E和误差的变化EC,对存储在只读存储器ROM中的模糊控制规则表进行数据查询,并将获得的数据通过D/A转换为模拟量来控制半导体激光器输出电流的大小,从而控制脉冲光纤激光器输出平均功率的大小。

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    图9(a)所示为模糊控制仿真功能图,图中mo_feedback为种子源功率反馈值,当其反馈值小于设定值150时,说明反馈值减小,此时FPGA根据设定模糊控制规则,会使种子源的输出mo_out值增大。图9(b)为在FPGA模糊控制下的D/A转换模拟量输出,其输出电压值将控制LD输出电流的大小。在工作正常时,D/A输出模拟电压值稳定在约3 V,当光电探测器探测的光功率反馈值大于设定功率值时,FPGA通过查找存储在ROM中的模糊控制表来减小输出的模拟电压,最后使输出模拟电压约稳定在0.5 V,此时使设定的功率值与实际测量的功率值相等。

    4 结束语

    根据脉冲光纤激光器在激光打标中的工作原理,设计了以FPGA芯片为核心的功率控制系统。实验结果表明,该系统实现了各功能模块设计,并具有处理速度快、安全系数高等特点。能够满足光纤激光打标机的指标要求。同时为使该系统得到进一步的推广应用,还需要对功率控制算法进行完善,使其输出的功率更加稳定。



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