專利名稱：可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光衰減器。特別是涉及一種可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
光衰減器的主要功能是用來減低或控制光信號，例如在WDM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上，用來縮小通道間的能量差距和維持所有通道信噪比(S/N) —定，因此光放大器、DWDM模組都會用到。光衰減器有許多種類的制造方式，包括藉由調(diào)整空氣間隙改變一對光纖端面之間的損失，或應(yīng)用濾波器方式影響入射光，這些制造方法皆可用于固定式和可調(diào)式光衰減器。常見的可調(diào)光衰減器，如MEMS型、聲光調(diào)制型等最終均須藉由電壓/電流的調(diào)制實(shí)現(xiàn)對光衰減器的控制。在已知技術(shù)中，對于可調(diào)光衰減器電壓/電流的調(diào)制，可以分為以下類型1、電壓/電流逐步逼近法。一般基于對可調(diào)光衰減器的輸入和輸出光功率的實(shí)時(shí)檢測，通過不斷加減控制光衰減器的電壓或者電流，逐步逼近控制目標(biāo)衰減量的方法，完成對可調(diào)式光衰減器的控制；2、PID反饋控制。同方法1類似，不同點(diǎn)在于，在調(diào)整電壓/電流時(shí)，使用了 PID控制方法；3、查表法。通過將可調(diào)光衰減器的衰減量(dB)-電壓的關(guān)系，形成表格，并將此表格存儲，當(dāng)需要調(diào)節(jié)可調(diào)光衰減器時(shí)，根據(jù)設(shè)定衰減量，通過查表的辦法，輸出控制電壓，控制可調(diào)光衰減器。在已知方法中，通常選定控制方式后，便采取確定的方法控制可調(diào)式光衰減器。隨著光網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，光網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)特性要求全網(wǎng)系統(tǒng)既要有較快速的響應(yīng)速度，亦要有較小的光功率波動?？烧{(diào)光衰減器作為光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要單元，相應(yīng)的也需要快速響應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)日趨復(fù)雜的要求，這樣便凸顯了傳統(tǒng)控制方式在對可調(diào)光衰減器控制方式上過于單一、簡單化的缺陷。比如，在含有可調(diào)式光衰減器的EDFA設(shè)計(jì)中，實(shí)際應(yīng)用中，在瞬態(tài)發(fā)生時(shí)，要求通過快速調(diào)整可調(diào)光衰減器補(bǔ)償增益的斜率，這樣就要求快速調(diào)整可調(diào)光衰減器； 而同時(shí)，如可調(diào)光衰減器在EDFA中作用還包括實(shí)現(xiàn)增益改變功能時(shí)，此時(shí)過快的調(diào)整可調(diào)光衰減器，將會導(dǎo)致單波長產(chǎn)生過沖或者欠沖。這樣，以上傳統(tǒng)控制算法無法較好適應(yīng)這種復(fù)雜的需求。同樣地，對于不同類型不同特性的可調(diào)光衰減器，在已知技術(shù)中，往往需要藉由重新設(shè)計(jì)軟件的方法來完成對不同可調(diào)光衰減器的控制，這樣便缺乏靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠使控制可調(diào)光衰減器的算法更具有普適性與靈活性，可提高可調(diào)光衰減器的動態(tài)性能，滿足當(dāng)前及未來光網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜需求，易于重構(gòu)的可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)及控制方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)，包括
配置管理模塊，用于實(shí)現(xiàn)控制的可配置化操作；輸入量管理模塊，用于接收可調(diào)光衰減器的輸入端光功率、輸出端光功率及目標(biāo)衰減量；衰減量電壓查找表，用于存儲可調(diào)光衰減器衰減量和電壓之間對應(yīng)的數(shù)值關(guān)系；第一可配置定時(shí)器，接收配置管理模塊的信息，并與查表管理模塊相連，用于定時(shí)查表管理模塊每一步查表操作刷新時(shí)間；第二可配置定時(shí)器，接收配置管理模塊的信息，用于定時(shí)每一步輸出上述目標(biāo)控制量及反饋控制量的操作的刷新時(shí)間；第三可配置定時(shí)器，接收配置管理模塊的信息，用于定時(shí)PID計(jì)算中每一個(gè)計(jì)算步驟的刷新時(shí)間；查表管理模塊，分別接收輸入量管理模塊、配置管理模塊和第一可配置定時(shí)器的信息，同時(shí)連接衰減量電壓查找表，用于管理查表的方式；PID輸入管理模塊，分別接收配置管理模塊、第二可配置定時(shí)器和輸入量管理模塊的信息，并連接PID計(jì)算模塊，用于管理輸入到PID計(jì)算模塊的目標(biāo)控制量及反饋控制量；PID計(jì)算速度管理模塊，接收第三可配置定時(shí)器的信息，并連接PID計(jì)算模塊，用于管理PID計(jì)算中每一個(gè)計(jì)算步驟的運(yùn)算速度；PID計(jì)算模塊，分別接收配置管理模塊、PID輸入管理模塊和PID計(jì)算速度管理模塊的信息，用于實(shí)現(xiàn)PID算法；輸出量管理模塊，分別接收查表管理模塊和PID計(jì)算模塊的信息，實(shí)現(xiàn)輸出量的輸出。所述的配置管理模塊包括查表步長設(shè)置寄存器、查表回滯區(qū)設(shè)置值寄存器、PID輸入?yún)?shù)刷新步長寄存器、第一定時(shí)器定時(shí)設(shè)置寄存器、第二定時(shí)器定時(shí)設(shè)置寄存器、第三定時(shí)器定時(shí)設(shè)置寄存器、輸出低電壓門限寄存器和輸出高電壓門限寄存器。一種用于可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟1)啟動配置管理模塊，并設(shè)置配制管理模塊中所有的寄存器；2)啟動輸入量管理模塊，接收當(dāng)前輸入光功率、輸出光功率和目標(biāo)衰減量；3)計(jì)算出當(dāng)前實(shí)際衰減量，并輸出當(dāng)前實(shí)際衰減量和目標(biāo)衰減量至下一步驟和第 5步驟；4)進(jìn)入查表管理，啟動第一可配置定時(shí)器，并判斷是否需要查表操作，是則進(jìn)入第 10步驟，否則進(jìn)入下一步驟；5)進(jìn)入PID輸入管理操作，啟動第二可配置定時(shí)器和第三可配置定時(shí)器；6)計(jì)算當(dāng)前期望衰減值及當(dāng)前實(shí)際衰減值，并判斷當(dāng)前期望衰減值是否小于等于當(dāng)前實(shí)際衰減值，若當(dāng)前期望衰減值大于當(dāng)前實(shí)際衰減值則當(dāng)前期望衰減值為當(dāng)前衰減量 +PID輸入?yún)?shù)刷新步長設(shè)置值；否則當(dāng)前期望衰減值=目標(biāo)衰減量；7)判斷第二可配置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間是否已到，是則返回第六步驟循環(huán)以及輸出當(dāng)前期望衰減值和當(dāng)前實(shí)際衰減值，否則繼續(xù)判斷第二可配置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間是否已到；8)根據(jù)第三可配置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間進(jìn)行PID計(jì)算；9)輸出PID計(jì)算結(jié)果至輸出量管理模塊；10)計(jì)算當(dāng)前查表衰減量和查表門限設(shè)置值；
11)判斷當(dāng)前查表衰減量是否小于等于查表門限設(shè)置值，是進(jìn)行查表，否則返回第 5步驟；12)判斷第一可配置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間是否已到，是則輸出查表結(jié)果至輸出量管理 模塊并返回第10步驟，否則繼續(xù)判斷第一可配置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間是否已到。第1步驟所述的設(shè)置配制管理模塊中所有的寄存器，包括配置查表管理模塊中查 表步長值、PID輸入管理模塊的PID輸入?yún)?shù)刷新步長、第一定時(shí)器定時(shí)時(shí)間、第二定時(shí)器 定時(shí)時(shí)間、第三定時(shí)器定時(shí)時(shí)間、輸出低電壓門限、輸出高電壓門限。第3步驟所述的當(dāng)前實(shí)際衰減量的計(jì)算式如下當(dāng)前實(shí)際衰減量V0Aact_att = Pvoa_in-Pvoa_out 一 (501)式501中Pv0a_in表示可調(diào)光衰減器輸入端輸入光功率，PV0a_0ut表示可調(diào)光衰 減器輸出端輸出光功率，V0Aact_att表示可調(diào)光衰減器當(dāng)前實(shí)際衰減量。第6步驟所述的當(dāng)前期望衰減值是當(dāng)前衰減量加上PID輸入?yún)?shù)刷新步長設(shè)置 值，所述的當(dāng)前實(shí)際衰減值等于當(dāng)前衰減量。第10步驟所述的當(dāng)前查表衰減量是當(dāng)前衰減量加上查表步長設(shè)置值；所述的查 表門限設(shè)置值是目標(biāo)衰減量減去查表回滯區(qū)設(shè)置值。第8步驟所述的PID計(jì)算中，為防止PID計(jì)算的上/下溢出，加快PID算法的收斂 速度，采用了飽和抑制算法，具體實(shí)現(xiàn)方式為，PID計(jì)算模塊接收第1步驟中對應(yīng)輸出高電 壓寄存器及輸出低電壓寄存器中設(shè)置的電壓上下限閾值，當(dāng)PID計(jì)算結(jié)果超出上限閾值或 者下限閾值時(shí)，認(rèn)為PID進(jìn)入飽和區(qū)域，此時(shí)，PID計(jì)算只進(jìn)行抑制飽和的運(yùn)算，而不進(jìn)行增 強(qiáng)飽和的運(yùn)算。本發(fā)明的可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)及控制方法，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、在查表方法和PID計(jì)算方法中，引入了ー種可配置的定時(shí)步長刷新機(jī)制，使算 法具有更廣泛的適應(yīng)性，具有更強(qiáng)的靈活性；2、積木式結(jié)構(gòu)，具備一定的自適應(yīng)特性，通過簡單配置參數(shù)即能夠適應(yīng)不同的控 制需求；3、動態(tài)特性好，響應(yīng)速度快；4、控制穩(wěn)定，不產(chǎn)生過調(diào)及欠調(diào)；5、根據(jù)參數(shù)的配置，可最大限度的發(fā)揮可調(diào)光衰減器的性能；6、通過改變配置參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)對不同類型可調(diào)光衰減器的控制。


圖1是ー種常見的可調(diào)光衰減器系統(tǒng)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)及控制方法的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)及控制方法的控制流程圖。其中201 輸入量管理模塊202 配置管理模塊203 第一可配置定時(shí)器204 查表管理模塊205 衰減量電壓查找表206 第二可配置定時(shí)器207 =PID輸入管理模塊208 第三可配置定時(shí)器
209 =PID計(jì)算速度管理模塊210 =PID計(jì)算模塊211 輸出量管理模塊
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)及控制方法的做出詳細(xì)說明。本發(fā)明的可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)及控制方法，是在傳統(tǒng)的控制算法基礎(chǔ)上， 結(jié)合可調(diào)光衰減器的特點(diǎn)，提出一種易于重構(gòu)的實(shí)現(xiàn)可調(diào)光衰減器快速穩(wěn)定控制的集成式控制方法。通過這種控制系統(tǒng)及控制方法的實(shí)施，亦可提高可調(diào)光衰減器的動態(tài)性能，滿足當(dāng)前及未來光網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜需求。如圖2所示，本發(fā)明的可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)，包括有配置管理模塊202，用于實(shí)現(xiàn)控制的可配置化操作；輸入量管理模塊201，用于接收可調(diào)光衰減器的輸入端光功率、輸出端光功率及目標(biāo)衰減量；衰減量電壓查找表205，用于存儲可調(diào)光衰減器衰減量和電壓之間對應(yīng)的數(shù)值關(guān)系；第一可配置定時(shí)器203，接收配置管理模塊202的信息，并與查表管理模塊204相連，用于定時(shí)查表管理模塊每一步查表操作刷新時(shí)間；第二可配置定時(shí)器206，接收配置管理模塊202的信息，用于定時(shí)每一步輸出上述目標(biāo)控制量及反饋控制量的操作的刷新時(shí)間；第三可配置定時(shí)器208，接收配置管理模塊202的信息，用于定時(shí)PID 計(jì)算中每一個(gè)計(jì)算步驟的刷新時(shí)間；查表管理模塊204，分別接收輸入量管理模塊201、配置管理模塊202和第一可配置定時(shí)器203的信息，同時(shí)連接衰減量電壓查找表205，用于管理查表的方式；PID輸入管理模塊207，分別接收配置管理模塊202、第二可配置定時(shí)器206 和輸入量管理模塊201的信息，并連接PID計(jì)算模塊210，用于管理輸入到PID計(jì)算模塊的目標(biāo)控制量及反饋控制量；PID計(jì)算速度管理模塊209，接收第三可配置定時(shí)器208的信息， 并連接PID計(jì)算模塊210，用于管理PID計(jì)算中每一個(gè)計(jì)算步驟的運(yùn)算速度；PID計(jì)算模塊 210，分別接收配置管理模塊202、PID輸入管理模塊207和PID計(jì)算速度管理模塊209的信息，用于實(shí)現(xiàn)PID算法；輸出量管理模塊211，分別接收查表管理模塊204和PID計(jì)算模塊 210的信息，實(shí)現(xiàn)輸出量的輸出。所述的配置管理模塊202包括查表步長設(shè)置寄存器、查表回滯區(qū)設(shè)置值寄存器、 PID輸入?yún)?shù)刷新步長寄存器、第一定時(shí)器定時(shí)設(shè)置寄存器、第二定時(shí)器定時(shí)設(shè)置寄存器、 第三定時(shí)器定時(shí)設(shè)置寄存器、輸出低電壓門限寄存器和輸出高電壓門限寄存器。本發(fā)明的可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)，具體工作過程為配置管理模塊接收所有設(shè)置參數(shù)，完成上述所有寄存器的設(shè)置，包括配置查表管理模塊中查表步長值、查表回滯區(qū)設(shè)置值、PID輸入管理模塊PID輸入?yún)?shù)刷新步長、第一可配置定時(shí)器、第二可配置定時(shí)器、 第三可配置定時(shí)器、輸出低電壓門限、輸出高電壓門限；然后，輸入量管理模塊接收可調(diào)光衰減器的輸入端光功率、輸出端光功率及目標(biāo)衰減量，經(jīng)過處理，輸出可調(diào)光衰減器當(dāng)前目標(biāo)衰減量到查表管理模塊，輸出當(dāng)前實(shí)際衰減量及當(dāng)前目標(biāo)衰減量到PID輸入管理模塊； 根據(jù)從配置管理模塊接收到的查表步長設(shè)置，配合第一可配置定時(shí)器，查表管理模塊輸出對應(yīng)的電壓設(shè)置值輸出到輸出量管理模塊；然后，進(jìn)入PID輸入管理模塊，根據(jù)從配置管理模塊接收到的PID輸入?yún)?shù)刷新步長設(shè)置，配合第二可配置定時(shí)器，將目標(biāo)控制量及反饋控制量輸出到PID計(jì)算模塊；PID計(jì)算模塊按照當(dāng)前輸入的被調(diào)量及目標(biāo)量，配合第三可配置定時(shí)器，輸出PID計(jì)算結(jié)果到輸出量管理模塊；最后輸出量管理模塊將結(jié)果輸出到對應(yīng)的控制可調(diào)光衰減器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如圖3所示，本發(fā)明的用于可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟1)在301中，啟動配置管理模塊，并設(shè)置配制管理模塊中所有的寄存器，即寫入系統(tǒng)設(shè)定值到各個(gè)寄存器；所述的設(shè)置配制管理模塊中所有的寄存器，包括配置查表管理模塊中查表步長值、PID輸入管理模塊的PID輸入?yún)?shù)刷新步長、第一定時(shí)器定時(shí)時(shí)間、第二定時(shí)器定時(shí)時(shí)間、第三定時(shí)器定時(shí)時(shí)間、輸出低電壓門限、輸出高電壓門限。2)在302中，啟動輸入量管理模塊，接收可調(diào)光衰減器當(dāng)前輸入光功率、輸出光功率和設(shè)置的目標(biāo)衰減量；3)在303中，根據(jù)在302中接收到的數(shù)據(jù)，計(jì)算出當(dāng)前實(shí)際衰減量，并在304中輸出當(dāng)前實(shí)際衰減量和目標(biāo)衰減量至下一步驟和第5步驟，即將當(dāng)前實(shí)際衰減量及設(shè)定的目標(biāo)衰減量輸出到查表管理操作305及PID輸入管理操作313中；所述的當(dāng)前實(shí)際衰減量的計(jì)算式可表示如下當(dāng)前實(shí)際衰減量V0Aact_att = Pvoa_in-Pvoa_out — (501)式501中Pv0a_in表示可調(diào)光衰減器輸入端輸入光功率，PV0a_0ut表示可調(diào)光衰減器輸出端輸出光功率，V0Aact_att表示可調(diào)光衰減器當(dāng)前實(shí)際衰減量。4)在305中，進(jìn)入查表管理，開始查表相關(guān)操作，在306中，啟動第一可配置定時(shí)器，并根據(jù)在305中接收到的相關(guān)數(shù)據(jù)及301中相關(guān)寄存器的設(shè)置值，在307中，判斷是否需要查表操作，是進(jìn)入第10步驟，執(zhí)行308、309、310、311、312中的操作，否則進(jìn)入下一步驟則執(zhí)行313分支下的各操作；5)在313中，進(jìn)入PID輸入管理操作，并進(jìn)入314啟動第二可配置定時(shí)器和第三可配置定時(shí)器；6)在315中，計(jì)算當(dāng)前期望衰減值及當(dāng)前實(shí)際衰減值，并在316中，判斷當(dāng)前期望衰減值是否小于等于當(dāng)前實(shí)際衰減值，若當(dāng)前期望衰減值大于當(dāng)前實(shí)際衰減值則當(dāng)前期望衰減值為當(dāng)前衰減量+PID輸入?yún)?shù)刷新步長設(shè)置值，否則當(dāng)前期望衰減值=目標(biāo)衰減量， 即，按照判斷結(jié)果，或返回315或選擇317或者318的結(jié)果，然后，進(jìn)入到319中；317中，所述的當(dāng)前期望衰減值是當(dāng)前衰減量加上PID輸入?yún)?shù)刷新步長設(shè)置值， 318中，所述的當(dāng)前實(shí)際衰減值等于當(dāng)前衰減量。7)在319中，判斷第二可配置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間是否已到，是則返回第六步驟循環(huán)， 以及輸出當(dāng)前期望衰減值和當(dāng)前實(shí)際衰減值，即，在320中，等待第二可配置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間到后，進(jìn)入320中，同時(shí)，當(dāng)?shù)诙膳渲枚〞r(shí)器定時(shí)時(shí)間到時(shí)，啟動步驟315的計(jì)算。否則繼續(xù)在319中判斷第二可配置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間是否已到；8)在321中，根據(jù)第三可配置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間進(jìn)行PID計(jì)算，將結(jié)果送給322中；所述的PID計(jì)算中，為防止PID計(jì)算的上/下溢出，加快PID算法的收斂速度，采用了飽和抑制算法，具體實(shí)現(xiàn)方式為，PID計(jì)算模塊接收第1步驟中對應(yīng)輸出高電壓寄存器及輸出低電壓寄存器中設(shè)置的電壓上下限閾值，當(dāng)PID計(jì)算結(jié)果超出上限閾值或者下限閾值時(shí)，認(rèn)為PID進(jìn)入飽和區(qū)域，此時(shí)，PID計(jì)算只進(jìn)行抑制飽和的運(yùn)算，而不進(jìn)行增強(qiáng)飽和的運(yùn)算。本方法所述PID計(jì)算及飽和抑制算法可表示如下VOApid 之偏差項(xiàng)的計(jì)算ERRatt (Ti) = V0Aexp_att (Ti)-V0Aact_ att(Ti) — (502)VOApid 之比例項(xiàng)計(jì)算V0Apid_p(Ti) = P*ERRatt(Ti) — (503)VOApid 之積分項(xiàng)計(jì)算V(Mpid—i(Ti) = I * &ERRatt (Ti)<——(504)
OPID 計(jì)算公式:VOApid(Ti) = VOApid_p (Ti) +VOApid_i (Ti) — (505)判決條件1 VOApid(Ti) >= VOAvoltage_high_thr — (506)判決條件2: VOApid(Ti) <= VOAvoltage_low_thr ^ (507)飽和抑制計(jì)算V0Apid_i(Ti+1) = VOApid_i (Ti) — (508)其中式502中V0AeXp_att (Ti)表示Ti時(shí)刻可調(diào)光衰減器期望衰減值，V0Aact_ att(Ti)表示Ti時(shí)刻可調(diào)光衰減器實(shí)際衰減值(來自于式501計(jì)算結(jié)果)，ERRatt(Ti)表示Ti時(shí)刻可調(diào)光衰減器實(shí)際偏差值；式503為Ti時(shí)刻PID之比例項(xiàng)V0Apid_p的計(jì)算方法， 其中P為可設(shè)置的比例因子；式504為Ti時(shí)刻PID之積分項(xiàng)VOApidj的計(jì)算方法，其中I 為可設(shè)置的比例因子；式503為Ti時(shí)刻PID計(jì)算方法；式506為判決條件1，VOAvoltage_ high_thr表示第1步驟中對應(yīng)輸出高電壓寄存器中存儲的高電壓門限；式507為判決條件 2，V0AVOltage_lOW_thr表示第1步驟中對應(yīng)輸出低電壓寄存器中存儲的低電壓門限；式 508為飽和抑制方法示意，其表示的意義在于，若當(dāng)前時(shí)刻的PID計(jì)算結(jié)果滿足式506或式 507時(shí)，停止對積分項(xiàng)的累加操作。9)在322中輸出PID計(jì)算結(jié)果至輸出量管理模塊，即，將PID計(jì)算結(jié)果送出到步驟 323 ；如此往復(fù)的執(zhí)行步驟315 320，不斷進(jìn)行PID計(jì)算，逼近目標(biāo)控制量。在323中， 將計(jì)算結(jié)果送給控制可調(diào)光衰減器的電路執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對可調(diào)光衰減器的控制。10)在308中，計(jì)算當(dāng)前查表衰減量和查表門限設(shè)置值，得到相關(guān)操作量，接著在步驟309 312中，執(zhí)行帶步長控制的查表操作；所述的當(dāng)前查表衰減量是當(dāng)前衰減量加上查表步長設(shè)置值；所述的查表門限設(shè)置值是目標(biāo)衰減量減去查表回滯區(qū)設(shè)置值。11)在309中，判斷當(dāng)前查表衰減量是否小于等于查表門限設(shè)置值，是進(jìn)入310中進(jìn)行查表，否則返回第5步驟，即進(jìn)入313中；12)在311中，判斷第一可配置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間是否已到，是則輸出查表結(jié)果至輸出量管理模塊，即通過312進(jìn)入323中，同時(shí)返回第10步驟，即308中，否則繼續(xù)在311中判斷第一可配置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間是否已到。即在309 312中，執(zhí)行帶步長控制的查表操作，在每一步的查表操作中，按照第一可配置定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間，將查表結(jié)果輸出到323中，同時(shí)，按照第一可配置定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間，刷新當(dāng)前查表衰減量；直到滿足步驟309中退出條件時(shí)，退出308 312，進(jìn)入313 中。根據(jù)上述實(shí)施實(shí)例說明，可以看出，本發(fā)明中對查表方法及PID計(jì)算方法均引入了一種可配置的定時(shí)刷新步長逼近目標(biāo)衰減量的方法，控制了查表步驟及PID計(jì)算步驟的整體操作速度，可適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境，適用于不同類型可調(diào)光衰減器的控制。 本說明書參照優(yōu)先實(shí)例詳細(xì)說明了本發(fā)明。但是，本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例，
而是應(yīng)該包括不脫離權(quán)利要求的精神和廣泛的各種變換和修改。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 配置管理模塊002)，用于實(shí)現(xiàn)控制的可配置化操作；輸入量管理模塊001)，用于接收可調(diào)光衰減器的輸入端光功率、輸出端光功率及目標(biāo)衰減量；衰減量電壓查找表005)，用于存儲可調(diào)光衰減器衰減量和電壓之間對應(yīng)的數(shù)值關(guān)系；第一可配置定時(shí)器003)，接收配置管理模塊Q02)的信息，并與查表管理模塊(204) 相連，用于定時(shí)查表管理模塊每一步查表操作刷新時(shí)間；第二可配置定時(shí)器006)，接收配置管理模塊Q02)的信息，用于定時(shí)每一步輸出上述目標(biāo)控制量及反饋控制量的操作的刷新時(shí)間；第三可配置定時(shí)器008)，接收配置管理模塊Q02)的信息，用于定時(shí)PID計(jì)算中每一個(gè)計(jì)算步驟的刷新時(shí)間；查表管理模塊004)，分別接收輸入量管理模塊001)、配置管理模塊(20 和第一可配置定時(shí)器O03)的信息，同時(shí)連接衰減量電壓查找表005)，用于管理查表的方式；PID輸入管理模塊O07)，分別接收配置管理模塊(20 、第二可配置定時(shí)器(206)和輸入量管理模塊O01)的信息，并連接PID計(jì)算模塊010)，用于管理輸入到PID計(jì)算模塊的目標(biāo)控制量及反饋控制量；PID計(jì)算速度管理模塊009)，接收第三可配置定時(shí)器Q08)的信息，并連接PID計(jì)算模塊010)，用于管理PID計(jì)算中每一個(gè)計(jì)算步驟的運(yùn)算速度；PID計(jì)算模塊010)，分別接收配置管理模塊(202)、PID輸入管理模塊(207)和PID計(jì)算速度管理模塊O09)的信息，用于實(shí)現(xiàn)PID算法；輸出量管理模塊011)，分別接收查表管理模塊(204)和PID計(jì)算模塊OlO)的信息， 實(shí)現(xiàn)輸出量的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的配置管理模塊(20 包括查表步長設(shè)置寄存器、查表回滯區(qū)設(shè)置值寄存器、PID輸入?yún)?shù)刷新步長寄存器、第一定時(shí)器定時(shí)設(shè)置寄存器、第二定時(shí)器定時(shí)設(shè)置寄存器、第三定時(shí)器定時(shí)設(shè)置寄存器、輸出低電壓門限寄存器和輸出高電壓門限寄存器。
3.一種用于權(quán)利要求1所述的可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 包括如下步驟1)啟動配置管理模塊，并設(shè)置配制管理模塊中所有的寄存器；2)啟動輸入量管理模塊，接收當(dāng)前輸入光功率、輸出光功率和目標(biāo)衰減量；3)計(jì)算出當(dāng)前實(shí)際衰減量，并輸出當(dāng)前實(shí)際衰減量和目標(biāo)衰減量至下一步驟和第5步驟；4)進(jìn)入查表管理，啟動第一可配置定時(shí)器，并判斷是否需要查表操作，是則進(jìn)入第10 步驟，否則進(jìn)入下一步驟；5)進(jìn)入PID輸入管理操作，啟動第二可配置定時(shí)器和第三可配置定時(shí)器；6)計(jì)算當(dāng)前期望衰減值及當(dāng)前實(shí)際衰減值，并判斷當(dāng)前期望衰減值是否小于等于當(dāng)前實(shí)際衰減值，若當(dāng)前期望衰減值大于當(dāng)前實(shí)際衰減值則當(dāng)前期望衰減值為當(dāng)前衰減量+PID 輸入?yún)?shù)刷新步長設(shè)置值；否則當(dāng)前期望衰減值=目標(biāo)衰減量；7)判斷第二可配置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間是否已到，是則返回第六步驟循環(huán)以及輸出當(dāng)前期望衰減值和當(dāng)前實(shí)際衰減值，否則繼續(xù)判斷第二可配置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間是否已到；8)根據(jù)第三可配置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間進(jìn)行PID計(jì)算；9)輸出PID計(jì)算結(jié)果至輸出量管理模塊；10)計(jì)算當(dāng)前查表衰減量和查表門限設(shè)置值；11)判斷當(dāng)前查表衰減量是否小于等于查表門限設(shè)置值，是進(jìn)行查表，否則返回第5步驟；12)判斷第一可配置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間是否已到，是則輸出查表結(jié)果至輸出量管理模塊并返回第10步驟，否則繼續(xù)判斷第一可配置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間是否已到。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 第1步驟所述的設(shè)置配制管理模塊中所有的寄存器，包括配置查表管理模塊中查表步長值、PID輸入管理模塊的PID輸入?yún)?shù)刷新步長、第一定時(shí)器定時(shí)時(shí)間、第二定時(shí)器定時(shí)時(shí)間、第三定時(shí)器定時(shí)時(shí)間、輸出低電壓門限、輸出高電壓門限。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 第3步驟所述的當(dāng)前實(shí)際衰減量的計(jì)算式如下當(dāng)前實(shí)際衰減量V0Aact_att = Pvoa_in-Pvoa_out — (501)式501中Pv0a_in表示可調(diào)光衰減器輸入端輸入光功率，PV0a_0ut表示可調(diào)光衰減器輸出端輸出光功率，V0Aact_att表示可調(diào)光衰減器當(dāng)前實(shí)際衰減量。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 第6步驟所述的當(dāng)前期望衰減值是當(dāng)前衰減量加上PID輸入?yún)?shù)刷新步長設(shè)置值，所述的當(dāng)前實(shí)際衰減值等于當(dāng)前衰減量。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 第10步驟所述的當(dāng)前查表衰減量是當(dāng)前衰減量加上查表步長設(shè)置值；所述的查表門限設(shè)置值是目標(biāo)衰減量減去查表回滯區(qū)設(shè)置值。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 第8步驟所述的PID計(jì)算中，為防止PID計(jì)算的上/下溢出，加快PID算法的收斂速度，采用了飽和抑制算法，具體實(shí)現(xiàn)方式為，PID計(jì)算模塊接收第1步驟中對應(yīng)輸出高電壓寄存器及輸出低電壓寄存器中設(shè)置的電壓上下限閾值，當(dāng)PID計(jì)算結(jié)果超出上限閾值或者下限閾值時(shí)，認(rèn)為PID進(jìn)入飽和區(qū)域，此時(shí)，PID計(jì)算只進(jìn)行抑制飽和的運(yùn)算，而不進(jìn)行增強(qiáng)飽和的運(yùn)算。
全文摘要
一種可調(diào)光衰減器集成控制系統(tǒng)及控制方法，系統(tǒng)有配置管理模塊，輸入量管理模塊，衰減量電壓查找表，第一可配置定時(shí)器，第二可配置定時(shí)器，第三可配置定時(shí)器，查表管理模塊，PID輸入管理模塊，PID計(jì)算速度管理模塊，PID計(jì)算模塊，輸出量管理模塊。方法是啟動配置管理模塊；啟動輸入量管理模塊；計(jì)算出當(dāng)前實(shí)際衰減量；進(jìn)入查表管理；進(jìn)入PID輸入管理操作；計(jì)算當(dāng)前期望衰減值及當(dāng)前實(shí)際衰減值；判斷第二可配置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間；進(jìn)行PID計(jì)算；輸出計(jì)算結(jié)果至輸出量管理模塊；計(jì)算當(dāng)前查表衰減量和查表門限設(shè)置值；判斷當(dāng)前查表衰減量是否小于等于查表門限設(shè)置值；判斷第一可配置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間是否已到。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對不同類型可調(diào)光衰減器的控制。
文檔編號G05B11/42GK102289197SQ201110074529
公開日2011年12月21日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者李春雨, 江毅, 熊濤, 胡強(qiáng)高, 龍浩 申請人:武漢光迅科技股份有限公司