调制器的偏置电压控制板中PID调节器的设计

张凤志 闫文辉 赵婷 王雪

摘 要：在光通信领域目前较好的调制方式就是外调制方式，它采用的是在激光器发射的光路上加入调制器的方式，并在调制器载入要传输的有效信号（调制信号），并对激光载波信号进行调制后传输出去，但随着实验环境、器件温度的上升等因素的影响，调制器件的偏置电压（以保证传输信号不失真的电压工作点）会发生漂移，影响信号的传输质量，为此有必要在发生漂移之前检测到，此种设计方案能够很好的解决偏置电压工作点漂移的问题。

关键词：PID调节器 偏置电压 漂移

中图分类号：TM5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（a）-0000-00

0 引言

1、引言

PID控制技术由于原理简单、操作方面是目前最成熟的鲁棒性最强的控制方法。随着计算机技术的不断发展，并且在特殊领域发展出了特定的改进方法如微分先行PID控制算法、带死区的PID 控制算法等[1]。本文采用DSP芯片来做数字PID调节器，数字的PID调节器分为增量型、位置式PID控制算法。本文采用TI公司TMS320LF2407和外接D/A数模转换芯片结合增量式PID 控制算法。同时对多路模拟信号进行采集，（LF2407采用10位A/D的模数转换对模拟数据进行采样），之后经过DSP的运算处理得出控制信号去调节被控对象。从整体上来说运算和处理速度都得到了提升[2]。

1 PID控制器软件编程

PID算法其实有两种一种是位置型PID算法和增量型PID算法，由于增量型PID的算法存在的优势，所设计的控制板选择了增量型PID 算法。之后将进行编程操作，编程只要参照以往的PID控制算法进行编写即可，当然实际控制系统的PID参数需要进行测试调整并找到合理的参数进行设置[3]。

本文的PID控制器的程序设计是基于以上两种来实现，并结合PID增量式算法，程序的文件名是*.asm和系统配置命令文件（*.CMD），可以从该配置文件中可以看出本文当中DSP的存储器资源和配置方法。

在中断子程序中实时调用PID控制算法的程序如下：

ADCINT-ISR： ； ADC中断子程序

CLRC SXM ；符号位扩展抑制指令

LDP# 4 ；指向用户变量区

LAR AR2， #RESULT0 ；将A/D转换的结果存储到AR2中

MAR *， AR2 ；辅助寄存器设置为AR2

LACC *， 10 ；左移10位加载到ACC高位

SACH ADRESULT ； ADRESULT存储A/D转换值

CALL PID_Control ；调用PID控制子程序进行实时控制

CLRC INTM ；开总中断

RET

2、直流偏置控制系统的测试结果

图1 控制板电压校正波形图 图2控制板正常工作输出电压波形图

图1为控制板电压的校正过程，通过对控制板输出的信号进行从0V开始的调整，并从示波器显示的幅度信号读取相应的PEAK（对应光强最大点）、NULL点（对应光强最小点），并计算出±QUAD点的电压。由此我们找到工作的依据，在进行实验的时候我们将上诉记录的点的电压设置成工作电压[4]。图2是控制板输出微扰电压的波形电压的波形。而微扰信号是通过数字芯片DSP产生的，同时又经过数字PID的控制盒低通滤波，并且在系统工作过程当中不断的调整，使其始终保持在锁定的位置上。从而达到需要的工作效果。

3、总结

光通信用发射机中的射频信号对光载波进行外调制的方式具有很多的优势，在高速长途通信中它必将成为主流的调制方式。而偏置控制是保证调制器输出信号质量的关键之一，本文采用DSP数字芯片作为偏置控制的调节器件，经过试验证明了它的可靠性以及快速处理的优势，对于以后的自动偏置控制技术的提高起着较为重要的作用。

参考文献

[1] 符晓玲，姜波.《基于DSP的数字PID控制器设计》，《现代电子技术》，2012年第7期

[2] 孙文焕.《并行D/A转换器AD7237A及其接口设计》，《国外电子元器件》，2008年2期

[3] 郭旖旎.《基于DSP的電光调制器偏置电压控制系统的设计与研制》，天津：天津大学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