RU2091942C1

RU2091942C1 - Method controlling radiation parameters of laser and system for its realization

Info

Publication number: RU2091942C1
Application number: RU94038245A
Authority: RU
Inventors: С.А. Жуков; Г.И. Колесников; В.Н. Кривошеин; Г.П. Пихновский; В.М. Понятский; А.В. Сбродов; В.П. Тихонов
Original assignee: Конструкторское бюро приборостроения
Priority date: 1994-10-10
Filing date: 1994-10-10
Publication date: 1997-09-27
Also published as: RU94038245A

Abstract

FIELD: laser technology, technological, medical, metrological, research and other laser installations. SUBSTANCE: in agreement with method reference signal proportional to nominal value of output parameter is set, signal proportional to value of output parameter is isolated and pumping power is controlled in compliance with value of reference signal proportional to nominal value of output parameter. After setting of reference signal signals/proportional to minimal and maximal value of output parameter are formed. Isolated signal proportional to value of output parameter is compared with formed signals proportional to maximal and minimal values of output parameter and pumping power is increased if isolated signal proportional to value of output parameter is less than signal proportional to minimal value of output parameter, pumping power is decreased if isolated signal proportional to value of output parameter is bigger than signal proportional to maximal value of output parameter. EFFECT: improved efficiency of method and system. 5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано в технологических, медицинских, метрологических, других лазерных установках и установках для научных исследований. The invention relates to the field of laser technology and can be used in technological, medical, metrological, other laser installations and installations for scientific research.

Известен способ управления лазером [1] заключающийся в том, что выделяют электрический сигнал, пропорциональный мощности излучения, сравнивают его с опорным электрическим сигналом и изменяют мощность излучения в соответствии с величиной разности между опорным сигналом и сигналом, пропорциональным мощности излучения, при этом мощность накачки увеличивают пропорционально этой разности, если опорный сигнал больше сигнала, пропорционального мощности излучения, и уменьшают, если опорный сигнал меньше сигнала, пропорционального мощности излучения. A known laser control method [1] is that an electrical signal proportional to the radiation power is isolated, compared with a reference electrical signal and the radiation power is changed in accordance with the difference between the reference signal and a signal proportional to the radiation power, while the pump power is increased proportional to this difference, if the reference signal is larger than the signal proportional to the radiation power, and reduced if the reference signal is smaller than the signal proportional to the power and radiation.

Система управления для осуществления указанного способа содержит устройство для формирования сигнала, пропорционального мощности излучения, например светоделительную пластину и фотоприемник, источник опорного электрического сигнала, модулятор мощности излучения и лазер. При этом модулятор мощности увеличивает мощность накачки пропорционально разности между опорным и измеренным сигналами, если опорный сигнал больше сигнала, пропорционального мощности излучения, и уменьшает, если опорный сигнал меньше сигнала, пропорционального мощности излучения. Процесс управления осуществляется до тех пор, пока измеренная величина выходного параметра не будет равна заданному значению выходного параметра. The control system for implementing the indicated method comprises a device for generating a signal proportional to the radiation power, for example, a beam splitter plate and a photodetector, a reference electric signal source, a radiation power modulator, and a laser. In this case, the power modulator increases the pump power in proportion to the difference between the reference and measured signals if the reference signal is larger than the signal proportional to the radiation power, and decreases if the reference signal is smaller than the signal proportional to the radiation power. The control process is carried out until the measured value of the output parameter is equal to the set value of the output parameter.

Недостатком указанного технического решения является наличие скачков напряжения на лазере при изменении значений величины опорного сигнала и в связи с этим низкая надежность работы системы. The disadvantage of this technical solution is the presence of voltage surges on the laser when changing the values of the reference signal and, therefore, the low reliability of the system.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ управления лазером [2] заключающийся в том, что задают опорный сигнал, пропорциональный номинальной величине выходного параметра (например, энергии генерации в импульсе, средней или импульсной мощности излучения и др.), выделяют сигнал, пропорциональный величине выходного параметра, и управляют мощностью накачки в соответствии с величиной ошибки между опорным сигналом и выделенным сигналом, при этом мощность накачки увеличивают пропорционально этой разности, если опорный сигнал больше сигнала, пропорционального величине выходного параметра, и уменьшают, если опорный сигнал меньше сигнала, пропорционального величине выходного параметра. Closest to the claimed technical solution is a laser control method [2] which consists in setting a reference signal proportional to the nominal value of the output parameter (for example, the generation energy per pulse, average or pulsed radiation power, etc.), and emitting a signal proportional to the value output parameter, and control the pump power in accordance with the magnitude of the error between the reference signal and the selected signal, while the pump power is increased in proportion to this difference, if the support the signal is larger than the signal proportional to the value of the output parameter, and decrease if the reference signal is less than the signal proportional to the value of the output parameter.

Система управления для осуществления указанного способа содержит задатчик выходного параметра, измеритель выходного параметра, электронный регулятор, модулятор и газоразрядную трубку. На выходе модулятора формируются импульсно-периодические разряды, которые подаются на газоразрядную трубку, а от светоделительной пластинки лазерное излучение направляется на измеритель выходного параметра, сигнал с которого поступает на один из входов электронного регулятора. На второй вход регулятора от задатчика выходного параметра подается опорное напряжение. При возникновении разности потенциалов между опорным напряжением и напряжением измерителя выходного параметра электронный регулятор обеспечивает изменение формируемых модулятором импульсно-периодических разрядов, а следовательно, и мощности накачки. При этом характер изменения формируемых модулятором импульсно-периодических разрядов определяется величиной разности между заданным и измеренным сигналами. Если опорный сигнал больше сигнала, пропорционального величине выходного параметра, обеспечивается увеличение мощности накачки пропорционально разности между заданным и измеренным сигналами и обеспечивается уменьшение мощности накачки, если опорный сигнал меньше сигнала, пропорционального величине параметра. Процесс управления осуществляется до тех пор, пока величина выходного параметра не будет равна заданному значению выходного параметра. The control system for implementing this method comprises an output parameter setter, an output parameter meter, an electronic controller, a modulator, and a gas discharge tube. At the output of the modulator, pulse-periodic discharges are formed, which are fed to the gas discharge tube, and laser radiation from the beam splitter is directed to the output parameter meter, the signal from which is fed to one of the inputs of the electronic controller. A reference voltage is supplied to the second input of the controller from the output parameter setter. When a potential difference occurs between the reference voltage and the voltage of the output parameter meter, the electronic controller provides a change in the pulse-periodic discharges generated by the modulator, and, consequently, the pump power. Moreover, the nature of the change generated by the modulator of the pulse-periodic discharges is determined by the magnitude of the difference between the given and measured signals. If the reference signal is larger than the signal proportional to the value of the output parameter, an increase in the pump power is proportional to the difference between the set and measured signals and a decrease in the pump power is provided if the reference signal is less than a signal proportional to the parameter value. The control process is carried out until the value of the output parameter is equal to the specified value of the output parameter.

В основу работы данной системы положен принцип управления по отклонению. Для таких систем управления характерно следующее. В начальный момент управления, а также при задании новых значений требуемых величин выходного параметра, когда величина измеренная выходного параметра отличается от опорного сигнала, на вход объекта управления (лазера) подается ступенчатый сигнал управления, пропорциональный величине ошибки отработки системой заданного опорного сигнала. Величина скачка в этом сигнале может быть близка к максимально допустимой величине или даже превышать ее, что может привести к быстрому разрушению лазера. The operation of this system is based on the deviation control principle. For such control systems, the following is characteristic. At the initial moment of control, as well as when setting new values of the required values of the output parameter, when the measured output parameter value differs from the reference signal, a step-by-step control signal is proportional to the error value of the set reference signal processed by the system at the input of the control object (laser). The value of the jump in this signal can be close to the maximum allowable value or even exceed it, which can lead to rapid destruction of the laser.

Недостатком указанного решения является низкая надежность управления лазером в условиях частой смены заданий и изменения в широком диапазоне величины выходного параметра. The disadvantage of this solution is the low reliability of laser control in the conditions of frequent job changes and changes in a wide range of the output parameter.

Технической задачей изобретения является повышение надежности управления лазером в условиях частой смены значений и изменения в широком диапазоне величины задаваемого выходного параметра. An object of the invention is to increase the reliability of laser control in the conditions of frequent change of values and changes in a wide range of the set output parameter.

Поставленная задача достигается тем, что задают опорный сигнал, пропорциональный номинальной величине выходного параметра, выделяют сигнал, пропорциональный величине выходного параметра, и управляют мощностью накачки в соответствии с величиной опорного сигнала, пропорционального номинальной величине выходного параметра, сравнивают выделенный сигнал, пропорциональный величине выходного параметра, со сформированными сигналами, пропорциональными максимальной и минимальной величинам выходного параметра, меньше сигнала, пропорционального величине выходного параметра, больше сигнала, пропорционального максимальной величине выходного параметра. The problem is achieved by setting a reference signal proportional to the nominal value of the output parameter, extracting a signal proportional to the value of the output parameter, and controlling the pump power in accordance with the value of the reference signal proportional to the nominal value of the output parameter, comparing the extracted signal proportional to the value of the output parameter, with generated signals proportional to the maximum and minimum values of the output parameter, less signal proportional nogo output parameter value of greater signal proportional to the maximum value of the output parameter.

Для осуществления указанного способа в систему управления лазером, содержащую ее последовательно-соединенные модулятор накачки, лазер, измеритель выходного параметра, а также задатчик выходного параметра, вводятся усилитель, последовательно соединенные пороговое устройство, интегрирующее устройство и сумматор, причем выход задатчика выходного параметра соединен через усилитель со вторым входом сумматора и со вторым входом порогового устройства, первый вход которого соединен с выходом измерителя выходного параметра, а выход сумматора соединен с входом модулятора накачки. To implement this method, an amplifier, a serially connected threshold device, an integrating device and an adder are introduced into the laser control system containing its series-connected pump modulator, laser, output parameter meter, and output parameter adjuster, the output of the output parameter setter being connected through an amplifier with the second input of the adder and with the second input of the threshold device, the first input of which is connected to the output of the output parameter meter, and the output is summed pa connected to the input of the pump modulator.

В первом варианте реализации системы управления в пороговое устройство вводят последовательно соединенные второй усилитель, первый компаратор, первый инвертор и последовательно соединенные третий усилитель, вход которого соединен с входом второго усилителя, и второй компаратор, а интегрирующее устройство содержит последовательно соединенные первый источник опорного напряжения, второй инвертор, первый ключ, интегратор и последовательно соединенные второй источник опорного напряжения и второй ключ, выход которого соединен с входом интегратора, причем выход задатчика выходного параметра соединен с входом второго усилителя, выход измерителя выходного параметра соединен с вторыми входами первого и второго компараторов, выход интегратора подключен к первому входу сумматора, выход первого инвертора соединен с управляющим входом первого ключа, а выход второго компаратора соединен с управляющим входом второго ключа. In the first embodiment of the control system, the second amplifier, the first comparator, the first inverter and the third amplifier, the input of which is connected to the input of the second amplifier, and the second comparator, and the integrating device comprises the first reference voltage source, the second are connected in series to the threshold device an inverter, a first switch, an integrator, and a second voltage reference source and a second switch, the output of which is connected to the input, and connected in series an integrator, the output parameter setter output connected to the input of the second amplifier, the output parameter meter output connected to the second inputs of the first and second comparators, the integrator output connected to the first input of the adder, the output of the first inverter connected to the control input of the first key, and the output of the second comparator connected to control input of the second key.

Во втором варианте реализации системы управления в пороговое устройство вводят последовательно соединенные второй усилитель, первый компаратор, первый инвертор и последовательно соединенные третий усилитель, вход которого соединен с входом второго усилителя, и второй компаратор, а интегрирующее устройство содержит последовательно соединенные реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с первым входом сумматора, последовательно соединенные первый элемент И и второй инвертор, выход которого соединен с обратным счетным входом реверсивного счетчика, последовательно соединенные второй элемент И и третий инвертор, выход которого соединен с прямым счетным входом реверсивного счетчика, а также введен задающий генератор, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго элемента И, причем выход задатчика выходного параметра соединен с вторыми входами первого и второго компараторов, выход первого инвертора соединен с первым входом первого элемента И, а выход второго компаратора соединен с первым входом второго элемента И. In the second embodiment of the control system, the second amplifier, the first comparator, the first inverter and the third amplifier, the input of which is connected to the input of the second amplifier, and the second comparator, and the integrating device comprises the reversible counter and the digital-to-analog converter, are connected in series to the threshold device, the output of which is connected to the first input of the adder, the first element AND and the second inverter are connected in series, the output of which is connected it is connected with a reverse counting input of a reversible counter, a second element And a third inverter connected in series, the output of which is connected to a direct counting input of a reversing counter, and a master oscillator is introduced, the output of which is connected to the second inputs of the first and second elements And, and the output of the output parameter setter connected to the second inputs of the first and second comparators, the output of the first inverter is connected to the first input of the first element And, and the output of the second comparator is connected to the first input of the second element I.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ управления лазером отличается наличием вновь вводимых операций: формирование сигнала, пропорционального минимальной величине выходного параметра, и сигнала, пропорционального максимальной величине выходного параметра. Сравнение выделенного сигнала, пропорционального величине выходного параметра, со сформированными сигналами, пропорциональными максимальной и минимальной величинам выходного параметра, и увеличение мощности накачки, если выделенный сигнал, пропорциональный величине выходного параметра, меньше сигнала, пропорционального минимальной величине выходного параметра, и уменьшение мощности накачки, если выделенный сигнал, пропорциональный величине выходного параметра, больше сигнала, пропорционального максимальной величине выходного параметра, а также определенной последовательностью выполнения существующих и вновь введенных операций. Comparative analysis with the prototype shows that the inventive laser control method is distinguished by the presence of newly introduced operations: generating a signal proportional to the minimum value of the output parameter, and a signal proportional to the maximum value of the output parameter. Comparison of the extracted signal proportional to the value of the output parameter with the generated signals proportional to the maximum and minimum values of the output parameter, and an increase in the pump power if the extracted signal proportional to the value of the output parameter is smaller than the signal proportional to the minimum value of the output parameter, and a decrease in the pump power if the selected signal proportional to the value of the output parameter is larger than the signal proportional to the maximum value of the output indicators but also a certain sequence of the implementation of existing and newly introduced operations.

Заявляемая система управления лазером отличается наличием вновь вводимых элементов 5 8 (фиг.1); в первом варианте реализации системы управления это элементы 5 19 (фиг.2) и во втором варианте реализации системы управления это элементы 5 12, 20 26 (фиг.3), а также определенной последовательностью соединения существующих и вновь введенных элементов. The inventive laser control system is characterized by the presence of newly introduced elements 5 8 (figure 1); in the first embodiment of the control system, these are elements 5 19 (FIG. 2) and in the second embodiment of the control system these are elements 5 12, 20 26 (FIG. 3), as well as a certain sequence of connecting existing and newly introduced elements.

Таким образом, заявляемые способ и система управления для его реализации соответствуют критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены, и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия". Thus, the claimed method and control system for its implementation meet the criterion of "novelty." In the study of other well-known technical solutions in this technical field, the features that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified, and therefore they provide the claimed technical solution with the criterion of "significant differences".

В заявляемом техническом решении предлагается обеспечить подачу в начальный момент управления на лазер небольшого сигнала, пропорционального заданной величине выходного параметра (в пределах допустимой величины входного сигнала на лазер), затем постепенную (плавную) отработку системой заданного воздействия с последующим удержанием выходного параметра в пределах, определяемых заданными максимальным и минимальным значениями выходного параметра, сформированными в соответствии с требуемой величиной выходного параметра. In the claimed technical solution, it is proposed to provide at the initial moment of control to the laser a small signal proportional to the specified value of the output parameter (within the allowable value of the input signal to the laser), then the system will gradually (smoothly) work out the specified effect with subsequent retention of the output parameter within the limits defined specified maximum and minimum values of the output parameter, formed in accordance with the desired value of the output parameter.

На фиг.1 изображена функциональная схема системы управления лазером; на фиг. 2 первый вариант реализации системы управления; на фиг.3 второй вариант реализации системы управления. Figure 1 shows a functional diagram of a laser control system; in FIG. 2 first embodiment of a control system; figure 3 is a second embodiment of a control system.

Функциональную схему системы управления лазером поясняет Фиг.1, на которой обозначено: 1 задатчик выходного параметра; 2 модулятор накачки; 3 лазер; 4 измеритель выходного параметра; 5 пороговое устройство; 6 - интегрирующее устройство; 7 сумматор и 8 усилитель. При этом сумматор 7, модулятор накачки 2, лазер 3, измеритель выходного параметра 4, пороговое устройство 5, интегрирующее устройство 6 соединены последовательно, задатчик выходного параметра 1, усилитель 8 соединены последовательно. Выход интегрирующего устройства 6 соединен с первым входом сумматора 7, второй вход которого соединен с выходом усилителя 8, а выход задатчика выходного параметра 1 соединен с вторым входом порогового устройства 5. The functional diagram of the laser control system is illustrated in FIG. 1, which indicates: 1 output parameter setter; 2 pump modulator; 3 laser; 4 meter output parameter; 5 threshold device; 6 - integrating device; 7 adder and 8 amplifier. In this case, the adder 7, the pump modulator 2, the laser 3, the output parameter meter 4, the threshold device 5, the integrating device 6 are connected in series, the output parameter 1 setter, the amplifier 8 are connected in series. The output of the integrating device 6 is connected to the first input of the adder 7, the second input of which is connected to the output of the amplifier 8, and the output of the output parameter 1 setter is connected to the second input of the threshold device 5.

Первый вариант реализации системы управления лазером поясняет фиг.2, на которой обозначено: 1 задатчик выходного параметра; 2 модулятор накачки; 3 лазер; 4 измеритель выходного параметра; 5 пороговое устройство; 6 - интегрирующее устройство; 7 сумматор; 8-10 усилители; 11 и 12 - компараторы; 13 и 14 ключи; 15 и 16 источники опорного напряжения, 17 - интегратор и 18 и 19 инверторы. Пороговое устройство 5 включает усилители 9 и 10, компараторы 11 и 12 и инвертор 18, а интегрирующее устройство 6 включает ключи 13,14, источники опорного напряжения 15 и 16, интегратор 17 и инвертор 19. При этом сумматор 7, модулятор накачки 2, лазер 3, измеритель выходного параметра 4 соединены последовательно, задатчик выходного параметра 1, усилитель 8 соединены последовательно, задатчик выходного параметра 1, усилитель 8 соединены последовательно, усилитель 9, компаратор 11, инвертор 18 соединены последовательно, усилитель 10, компаратор 12 соединены последовательно, источник опорного напряжения 15, инвертор 19, ключ 13, интегратор 17 соединены последовательно, источник опорного напряжения 16, ключ 14 соединены последовательно. Выход интегратора 17 соединен с первым входом сумматора 7, второй вход которого соединен с выходом усилителя 8, выход задатчика выходного параметра соединен с входами усилителей 9 и 10, выход измерителя выходного параметра 4 соединен с вторыми входами компараторов 11 и 12, выход инвертора 18 с управляющим входом ключа 13, а выход компаратора 12 с управляющим входом ключа 14, выход которого соединен с входом интегратора 17. The first embodiment of the laser control system is illustrated in FIG. 2, which indicates: 1 output parameter setter; 2 pump modulator; 3 laser; 4 meter output parameter; 5 threshold device; 6 - integrating device; 7 adder; 8-10 amplifiers; 11 and 12 are comparators; 13 and 14 keys; 15 and 16 reference voltage sources, 17 - integrator and 18 and 19 inverters. The threshold device 5 includes amplifiers 9 and 10, comparators 11 and 12, and an inverter 18, and the integrating device 6 includes switches 13.14, voltage sources 15 and 16, integrator 17 and inverter 19. In this case, adder 7, pump modulator 2, laser 3, the output parameter 4 meter is connected in series, the output parameter 1 master, the amplifier 8 is connected in series, the output parameter 1 master, the amplifier 8 are connected in series, the amplifier 9, the comparator 11, the inverter 18 are connected in series, the amplifier 10, the comparator 12 are connected after ovatelno, reference voltage source 15, an inverter 19, switch 13, integrator 17 connected in series, a reference voltage source 16, switch 14 is connected in series. The output of the integrator 17 is connected to the first input of the adder 7, the second input of which is connected to the output of the amplifier 8, the output of the output parameter setter is connected to the inputs of the amplifiers 9 and 10, the output of the output parameter meter 4 is connected to the second inputs of the comparators 11 and 12, the output of the inverter 18 with a control the input of the key 13, and the output of the comparator 12 with the control input of the key 14, the output of which is connected to the input of the integrator 17.

Второй вариант реализации системы управления лазером поясняет фиг.3, на которой обозначено: 1 задатчик выходного параметра; 2 модулятор накачки; 3 лазер; 4 измеритель выходного параметра; 5 пороговое устройство; 6 - интегрирующее устройство; 7 сумматор; 8 10 усилители; 11 и 12 - компараторы; 18, 20 и 21 инверторы, 22 и 23 элементы И; 24 реверсивный счетчик, 25 цифро-аналоговый преобразователь и 26 задающий генератор. Пороговое устройство 5 включает усилители 9, 10, компараторы 11 и 12 и инвертор 18, а интегрирующее устройство 6 включает инверторы 20, 21 и элементы И 22, 23, реверсивный счетчик 24 и цифроаналоговый преобразователь 25. При этом сумматор 7, модулятор накачки 2, лазер 3, измеритель выходного параметра 4 соединены последовательно, задатчик выходного параметра 1, усилитель 8 соединены последовательно, усилитель 9, компаратор 11, инвертор 18 соединены последовательно, усилитель 10, компаратор 12 соединены последовательно, элемент И 22, инвертор 20 соединены последовательно, реверсивный счетчик 24, цифроаналоговый преобразователь 25 соединены последовательно. Выход цифроаналогового преобразователя 25 соединен с первым входом сумматора 7, второй вход которого соединен с выходом усилителя 8, выход задатчика выходного параметра соединен с входами усилителей 9 и 10, выход измерителя выходного параметра 4 соединен с вторыми входами компараторов 11, 12. Выход инвертора 18 соединен с первым входом элемента И 22, выход компаратора 12 соединен с первым входом элемента И 23, выход инвертора 20 соединен с обратным счетным входом реверсивного счетчика 17, прямой счетный вход которого соединен с выходом инвертора 21, а выход задающего генератора 26 соединен с вторыми входами элементов И 20 и 21. The second embodiment of the laser control system is illustrated in FIG. 3, which indicates: 1 output parameter setter; 2 pump modulator; 3 laser; 4 meter output parameter; 5 threshold device; 6 - integrating device; 7 adder; 8 10 amplifiers; 11 and 12 are comparators; 18, 20 and 21 inverters, 22 and 23 AND elements; 24 reversible counter, 25 digital-to-analog converter and 26 master oscillator. The threshold device 5 includes amplifiers 9, 10, comparators 11 and 12, and an inverter 18, and the integrating device 6 includes inverters 20, 21 and elements 22, 23, a counter 24 and a digital-to-analog converter 25. In this case, adder 7, pump modulator 2, laser 3, output parameter 4 meter connected in series, output parameter 1 master, amplifier 8 connected in series, amplifier 9, comparator 11, inverter 18 connected in series, amplifier 10, comparator 12 connected in series, element 22, inverter 20 connected in series preferably, the counter 24, the digital-to-analog converter 25 are connected in series. The output of the digital-analog converter 25 is connected to the first input of the adder 7, the second input of which is connected to the output of the amplifier 8, the output of the output parameter setter is connected to the inputs of the amplifiers 9 and 10, the output of the output parameter meter 4 is connected to the second inputs of the comparators 11, 12. The output of the inverter 18 is connected with the first input of the element And 22, the output of the comparator 12 is connected to the first input of the element And 23, the output of the inverter 20 is connected to the return counting input of the reversing counter 17, the direct counting input of which is connected to the output of the inverter 21, and Exit oscillator 26 is connected to the second inputs of AND gates 20 and 21.

Задатчик выходного параметра 1 представляет собой последовательно соединенные однополярный источник опорного напряжения, реализованный на базе операционного усилителя 153УД6 (см. [3] сц.144-148, табл.6.1), и усилитель с программируемым коэффициентом передачи, реализованный на базе операционного усилителя 153УД6 (см. [3] с.57-59, рис.2.1). The output parameter 1 setter is a serially connected unipolar reference voltage source implemented on the basis of the 153UD6 operational amplifier (see [3] pp. 144-148, Table 6.1), and a programmable transmission coefficient amplifier implemented on the basis of the 153UD6 operational amplifier ( see [3] p. 57-59, fig. 2.1).

Модулятор накачки 2 выполнен по известной схеме [2]
Лазер 3 представляет собой газоразрядную трубку (см [2]). Может быть использован He-Ne лазер, С02 лазер и др.The pump modulator 2 is made according to the known scheme [2]
Laser 3 is a gas discharge tube (see [2]). A He-Ne laser, CO2 laser, etc. can be used.

Измеритель выходного параметра 4 представляет собой последовательно соединенные зеркало резонатора, делительную пластину и фотоприемник [2]
Сумматор 7 представляет собой сумматор аналоговых сигналов с двумя входами, реализованный на базе операционного усилителя 153УД6 (см. [3] с.75-77, рис.3.2).The meter of the output parameter 4 is a series-connected resonator mirror, a dividing plate and a photodetector [2]
The adder 7 is an adder of analog signals with two inputs, implemented on the basis of the operational amplifier 153UD6 (see [3] p. 75-77, Fig. 3.2).

Усилители 8-10 представляют собой усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, реализованный на базе операционного усилителя 153УД6 (см.[3] с. 57-59, табл.2.1). Amplifiers 8-10 are an amplifier with adjustable gain, implemented on the basis of the operational amplifier 153UD6 (see [3] p. 57-59, table 2.1).

Компараторы 11 и 12 представляют собой однопороговую схему сравнения, реализованную на базе операционного усилителя 153УД6 (см. [3] с.167-172, табл.7.2). Comparators 11 and 12 are a single-threshold comparison scheme implemented on the basis of the operational amplifier 153UD6 (see [3] p.167-172, table 7.2).

Ключи 13 и 14 представляют собой аналоговый ключ, реализованный на базе операционного усилителя 153УД6 (см. [3] с.190-193, рис.7.22), сигнал управления на который подается через инвертирующий усилитель, реализованный на базе операционного усилителя 153УД6 (см.[3] с.57-59, табл.2.1). The keys 13 and 14 are an analog key implemented on the basis of the operational amplifier 153UD6 (see [3] p.190-193, Fig.7.22), the control signal to which is fed through an inverting amplifier implemented on the basis of the operational amplifier 153UD6 (see [3] p. 57-59, table 2.1).

Источники опорного напряжения 15 и 16 представляют собой однополярный источник опорного напряжения, реализованный на базе операционного усилителя 153УД6 (см.[3] с.144-148, табл.6.1). Sources of the reference voltage 15 and 16 are a unipolar source of the reference voltage, implemented on the basis of the operational amplifier 153UD6 (see [3] p.144-148, table 6.1).

Интегратор 17 представляет собой аналоговый интегратор, реализованный на базе операционного усилителя 153УД6 (см.[3] с.77-79, табл.3.1). The integrator 17 is an analog integrator, implemented on the basis of the operational amplifier 153UD6 (see [3] p.77-79, table 3.1).

Инверторы 18, 20 и 21 представляют собой логический элемент НЕ, реализованный на базе микросхемы 155ЛН1 (см.[4] с.156). Inverters 18, 20 and 21 are a logical element NOT implemented on the basis of the 155LN1 chip (see [4] p. 156).

Инвертор 19 представляет собой инвертирующий усилитель, реализованный на базе операционного усилителя 153УД6 (см.[3] с.57-59, табл.2.1). The inverter 19 is an inverting amplifier, implemented on the basis of the operational amplifier 153UD6 (see [3] p.57-59, table 2.1).

Элементы И 22, 23 представляют собой логический элемент 2И, реализованный на базе микросхемы 155ЛИ1 (см.[4] с.156). Elements I 22, 23 represent a logical element 2I, implemented on the basis of the 155LI1 chip (see [4] p. 156).

Реверсивный счетчик 24 представляет собой четырехразрядный двоичный реверсивный счетчик, реализованный на базе микросхемы 155ИЕ7 (см.[4] с.142-144). The reversible counter 24 is a four-digit binary reversible counter, implemented on the basis of the 155IE7 chip (see [4] p.142-144).

Цифроаналоговый преобразователь 25 представляет собой микросхему 572ПА1 (см.[5] с.230-239, рис.9.1). The digital-to-analog converter 25 is a 572PA1 chip (see [5] p. 230-239, Fig. 9.1).

Задающий генератор 26 представляет собой генератор прямоугольных импульсов, реализованный на базе операционного усилителя 153ДУ6 (см.[3] с. 138-141, рис.5.14, 5.15). The master oscillator 26 is a rectangular pulse generator implemented on the basis of the operational amplifier 153DU6 (see [3] p. 138-141, Fig. 5.14, 5.15).

Вновь вводимые блоки реализуются на базе элементов, являющихся стандартными и выпускаемыми промышленностью со стандартной точностью. Newly introduced blocks are implemented on the basis of elements that are standard and manufactured by the industry with standard accuracy.

Рассмотрим работу системы управления лазером,осуществляющую стабилизацию выходного параметра мощности излучения. Consider the operation of a laser control system that stabilizes the output parameter of the radiation power.

Первый вариант реализации системы управления лазером работает следующим образом. The first embodiment of a laser control system operates as follows.

Перед началом управления на задатчике выходного параметра 1 устанавливается коэффициент усилия, обеспечивающий формирование на выходе задатчика выходного параметра 1 сигнала, пропорционального требуемой мощности излучения лазера 1. Этот сигнал в момент начала управления подается на входы усилителей 8 10. Сигнал с выхода усилителя 8, уменьшенный до допустимой величины, подается на сумматор 7, на другой вход которого подается сигнал с выхода интегратора 17 (в начальный момент управления сигнал на выходе интегратора 17 равен нулю). С выхода сумматора 7 подается сигнал на вход модулятора накачки 2. Это обеспечивает в начальный момент управления небольшой скачок в управляющем сигнале на входе модулятора накачки 2. На выходе модулятора накачки 2 формируются импульсно периодические разряды, которые подаются на лазер 3, а от светоделительной пластинки лазерное излучение направляется на измеритель выходного параметра 4, сигнал с выхода которого поступает на входы компараторов 11 и 12, на другие входы которых поступают соответственно сигналы с выходов усилителей 9 и 10. В случае, если сигнал с выхода измерителя выходного параметра 4 меньше сигнала, сформированного на выходе усилителя 10 и пропорционального минимальному значению выходного параметра, срабатывает компаратор 12. Управляющий сигнал с выхода компаратора 12 подается на ключ 14. Ключ 14 переходит в замкнутое состояние и обеспечивает подачу сигнала с выхода источника опорного напряжения 16 на вход интегратора 17, на выходе которого формируется линейно возрастающий сигнал. Это обеспечивает увеличение мощности накачки, а следовательно, увеличение величины выходного параметра. В случае, если сигнал с выхода измерителя выходного параметра 4 больше сигнала, сформированного на выходе усилителя 9 и пропорционального максимальному значению выходного параметра, компаратор 11 переходит в режим превышения опорного сигнала. Управляющий сигнал с выхода компаратора 11 через инвертор 18 подается на ключ 13. Ключ 13 переходит в замкнутое состояние и обеспечивает подачу сигнала с выхода источника опорного напряжения 15 через инвертор 19 на вход интегратора 17, на выходе которого формируется линейно убывающий сигнал. Это обеспечивает уменьшение мощности накачки, а следовательно, уменьшение величины выходного параметра. Если сигнал с выхода измерителя выходного параметра 4 больше сигнала, сформированного на выходе усилителя 9 и пропорционального максимальному значению выходного параметра, ключи 13 и 14 разомкнуты и с выхода интегратора 17 подается постоянное значение сигнала. Это обеспечивает постоянную величину мощности накачки, а следовательно, сохранение величины выходного параметра в пределах, определяемых заданными максимальным и минимальным значениями выходного параметра. Before starting the control on the output parameter 1 setter, a force factor is set, which ensures that the output parameter 1 generates a signal proportional to the required radiation power of the laser 1. This signal, at the time of starting the control, is fed to the inputs of amplifiers 8 10. The signal from the output of amplifier 8, reduced to allowable value, is fed to the adder 7, to the other input of which a signal is supplied from the output of the integrator 17 (at the initial moment of control the signal at the output of the integrator 17 is zero). From the output of the adder 7, a signal is input to the input of the pump modulator 2. This provides a small jump in the control signal at the input of the pump modulator 2 at the initial control moment. At the output of the pump modulator 2, pulsed periodic discharges are generated, which are fed to the laser 3, and from the beam splitter plate the radiation is directed to the meter of the output parameter 4, the output signal of which goes to the inputs of the comparators 11 and 12, the other inputs of which receive signals from the outputs of the amplifiers 9 and 10, respectively. e, if the signal from the output of the meter of the output parameter 4 is less than the signal generated at the output of the amplifier 10 and proportional to the minimum value of the output parameter, the comparator 12 is activated. The control signal from the output of the comparator 12 is supplied to the key 14. The key 14 switches to the closed state and provides a signal from the output of the reference voltage source 16 to the input of the integrator 17, the output of which forms a linearly increasing signal. This provides an increase in the pump power, and therefore, an increase in the value of the output parameter. If the signal from the output of the meter of the output parameter 4 is greater than the signal generated at the output of the amplifier 9 and proportional to the maximum value of the output parameter, the comparator 11 switches to the mode of exceeding the reference signal. The control signal from the output of the comparator 11 through the inverter 18 is supplied to the key 13. The key 13 switches to the closed state and provides a signal from the output of the reference voltage source 15 through the inverter 19 to the input of the integrator 17, at the output of which a linearly decreasing signal is generated. This provides a decrease in the pump power, and therefore, a decrease in the value of the output parameter. If the signal from the output of the meter of the output parameter 4 is larger than the signal generated at the output of the amplifier 9 and proportional to the maximum value of the output parameter, the keys 13 and 14 are open and a constant signal value is supplied from the output of the integrator 17. This provides a constant value of the pump power, and therefore, maintaining the value of the output parameter within the limits determined by the specified maximum and minimum values of the output parameter.

Циклограмма работы компараторов 11 и 12, ключей 13 и 14 и инвертора 18 приведена на фиг.4. Здесь "1" ключи 13 и 14 замкнуты, компараторы 11, 12 в режиме превышения опорного сигнала; инвертор 18 в состоянии логической 1; "0" ключи разомкнуты, компараторы 11 и 12 сработали, инвертор 18 в состоянии логического 0. The sequence of operation of the comparators 11 and 12, the keys 13 and 14 and the inverter 18 is shown in Fig.4. Here "1" keys 13 and 14 are closed, comparators 11, 12 in the mode of exceeding the reference signal; inverter 18 in logical state 1; "0" keys are open, comparators 11 and 12 have tripped, inverter 18 is in logical 0 state.

t₁ определяется моментом времени срабатывания компаратора 12 по условию:
U₄ U₁₀ <= UeO
где U₄ входной сигнал с выхода измерителя выходного параметра 4;
U₁₀ опорный сигнал с выхода усилителя 10;
U₁₀ k₁₀ • U₁
U₁ сигнал с выхода задатчика выходного параметра 1;
k₁₀ коэффициент передачи усилителя 10 устанавливается в диапазоне 0,4 1;
UeO зона нечувствительности компаратора 12.t _{1 is} determined by the response time of the comparator 12 by the condition:
U ₄ U ₁₀ <= UeO
where U _{4 the} input signal from the output meter output parameter 4;
U ₁₀ reference signal from the output of the amplifier 10;
U ₁₀ k ₁₀ • U ₁
U ₁ signal from the output of the output parameter 1;
k _{10 the} gain of the amplifier 10 is set in the range of 0.4 1;
UeO Comparator dead zone 12.

t₂ определяется моментом времени срабатывания компаратора 13 по условию:
U₄ U₉ <= UgO
где U₄ входной сигнал с выхода измерителя выходного параметра 4;
U₉ опорный сигнал с выхода усилителя 9;
U₉ k₉ • U₁;
U₁ сигнал с выхода задатчика выходного параметра 1;
k₉ коэффициент передачи усилителя 9 устанавливается в диапазоне 1 1,6;
UgO зона нечувствительности компаратора 13.t _{2 is} determined by the timing of the comparator 13 by the condition:
U ₄ U ₉ <= UgO
where U _{4 the} input signal from the output meter output parameter 4;
U _{9 is a} reference signal from the output of amplifier 9;
U ₉ k ₉ • U ₁ ;
U ₁ signal from the output of the output parameter 1;
k _{9 the} gain of the amplifier 9 is set in the range of 1 1.6;
UgO dead band comparator 13.

В первом варианте реализации системы управления повышение надежности достигается путем:
подачи в начальный момент управления с выхода усилителя 8 на лазер небольшого сигнала, пропорционального заданной величине выходного параметра, но в пределах допустимой величины входного сигнала на лазер;
формирования на выходе усилителя 9 сигнала, пропорционального максимальному значению выходного параметра;
формирования на выходе усилителя 10 сигнала, пропорционального минимальному значению выходного параметра;
формирования управляющего сигнала с помощью элементов 5 и 6, 9-19 на выходе сумматора 7 управляющего сигнала, обеспечивающего постепенную (плавную) отработку системой заданного воздействия с последующим удержанием выходного параметра в заданных пределах, определяемых максимальным и минимальным значением выходного параметра;
определенной последовательности соединения вновь вводимых элементов 5 - 19 и выполнения определенных параметрических соотношений.In the first embodiment of the control system, increased reliability is achieved by:
feeding at the initial moment of control from the output of the amplifier 8 to the laser a small signal proportional to the specified value of the output parameter, but within the acceptable value of the input signal to the laser;
forming an output of amplifier 9 of a signal proportional to the maximum value of the output parameter;
forming at the output of amplifier 10 a signal proportional to the minimum value of the output parameter;
generating a control signal with the help of elements 5 and 6, 9-19 at the output of the adder 7 of the control signal, which provides a gradual (smooth) processing by the system of a given effect with subsequent retention of the output parameter within specified limits determined by the maximum and minimum value of the output parameter;
a certain sequence of joining newly introduced elements 5 - 19 and performing certain parametric relations.

Обосновать работу первого варианта системы управления можно следующим образом. Justify the work of the first version of the control system as follows.

Для момента времени 0 t₁, когда измеренное значение выходного параметра меньше заданного минимального значения выходного параметра, сигнал управления, формируемый на выходе сумматора 7, имеет вид:

где U₈ сигнал с выхода усилителя 8:
U₈ k₈ • U₁;
где U₁ сигнал с выхода задатчика выходного параметра 1;
U₈ сигнал с выхода усилителя 8;
k₈ коэффициент передачи усилителя 8 устанавливается в диапазоне 0 0,6;
U₁₆ сигнал с выхода источника опорного напряжения 16;
U₁₇(0) начальное условие на интеграторе 17 (в начальный момент времени управления устанавливается, как правило, нулевое значение), определяет совместно с величиной сигнала U₈ величину начального скачка в сигнале управления U₇(t);
k₁₇ коэффициент передачи интегратора 17, определяет совместно с величиной сигнала U₁₆ быстроту нарастания сигнала управления U₇(t);
t текущее время.For time 0 t ₁ when the measured value of the output parameter is less than the specified minimum value of the output parameter, the control signal generated at the output of the adder 7 has the form:

where U ₈ signal from the output of amplifier 8:
U ₈ k ₈ • U ₁ ;
where U _{1 the} signal from the output of the output parameter 1;
U ₈ signal from the output of amplifier 8;
k _{8 the} gain of the amplifier 8 is set in the range of 0 0.6;
U _{16 the} signal from the output of the reference voltage source 16;
U ₁₇ (0) the initial condition on the integrator 17 (as a rule, a zero value is set at the initial moment of control time), together with the value of the signal U ₈ determines the magnitude of the initial jump in the control signal U ₇ (t);
k ₁₇ the transfer coefficient of the integrator 17, determines together with the value of the signal U _{16 the} slew rate of the control signal U ₇ (t);
t current time.

Для момента времени t₁ t₂, когда измеренное значение выходного параметра находится в заданных пределах, определяемых максимальным и минимальным значениями выходного параметра, сигнал управления, формируемый на выходе сумматора 7, имеет вид:
U₇ U₈ + U₁₇(t₁);
где U₈ сигнал с выхода усилителя 8;
U₁₇(t₁) начальное условие на интеграторе 17 для момента времени t₁.For time t ₁ t ₂ when the measured value of the output parameter is within the specified limits determined by the maximum and minimum values of the output parameter, the control signal generated at the output of the adder 7, has the form:
U ₇ U ₈ + U ₁₇ (t ₁ );
where U ₈ signal from the output of amplifier 8;
U ₁₇ (t ₁ ) the initial condition on the integrator 17 for time t ₁ .

Для момента времени t > t₂, когда измеренное значение выходного параметра больше заданного максимального значения выходного параметра, сигнал управления, формируемый на выходе сумматора 7, имеет вид:

где U₈ сигнал с выхода усилителя 8;
U₁₅ сигнал с выхода источника опорного напряжения 15;
U₁₇(t₂) начальное условие на интеграторе 17 для момента времени t₂;
k₁₇ коэффициент передачи интегратора 17, определяет совместно с величиной сигнал U₁₅, определяет быстроту уменьшения сигнала управления U₇(t).For time t> t ₂ , when the measured value of the output parameter is greater than the specified maximum value of the output parameter, the control signal generated at the output of the adder 7 has the form:

where U ₈ signal from the output of amplifier 8;
U _{15 the} signal from the output of the reference voltage source 15;
U ₁₇ (t ₂ ) the initial condition on the integrator 17 for time t ₂ ;
k ₁₇ the transmission coefficient of the integrator 17, determines together with the value of the signal U ₁₅ , determines the speed of reduction of the control signal U ₇ (t).

Анализ формул (1) (8) показывает, что в управляющем сигнале отсутствуют скачки и сигнал управления лазером носит плавный характер. An analysis of formulas (1) (8) shows that there are no jumps in the control signal and the laser control signal is smooth.

Второй вариант реализации системы управления лазером работает следующим образом. The second embodiment of the laser control system operates as follows.

Перед началом управления на задатчике выходного параметра 1 устанавливается коэффициент усиления, обеспечивающий формирование на выходе задатчика выходного параметра 1 сигнала, пропорционального требуемой мощности излучения лазера 1. Этот сигнал в момент начала управления подается на входы усилителей 8 10. Сигнал с выхода усилителя 8, уменьшенный до допустимой величины, подается на сумматор 7, на другой вход которого подается сигнал с выхода цифроаналогового преобразователя 25 (в начальный момент управления сигнал на выходе цифроаналогового преобразователя равен нулю). С выхода сумматора 7 подается сигнал на вход модулятора накачки 2. Это обеспечивает в начальный момент управления небольшой скачок в управляющем сигнале на входе модулятора накачки 2. На выходе модулятора накачки 2 формируются импульсно-периодические разряды, которые подаются на лазер 3, а от светоделительной пластинки лазерное излучение направляется на измеритель выходного параметра 4, сигнал с выхода которого поступает на входы компараторов 11 и 12, на другие входы которых поступают соответственно сигналы с выходов усилителей 9 и 10. В случае, если сигнал с выхода измерителя выходного параметра 4 меньше сигнала, сформированного на выходе усилителя 10 и пропорционального минимальному значению выходного параметра, срабатывает компаратор 12. Управляющий сигнал с выхода компаратора 12 подается на элемент И 23, на второй вход которого подается сигнал с выхода задающего генератора 26. На выходе элемента И 23 формируются импульсы. Эти импульсы через инвертор 21 подаются на прямой счетный вход реверсивного счетчика 24. Выходное значение реверсивного счетчика 24. Выходное значение реверсивного счетчика 24 преобразуется цифроаналоговым преобразователем 25 в линейно возрастающий сигнал. Это обеспечивает увеличение мощности накачки, а следовательно, увеличение величины выходного параметра. В случае, если сигнал с выхода измерителя выходного параметра 4 больше сигнала, сформированного на выходе усилителя 9 и пропорционального максимальному значению выходного параметра, компаратор 11 переходит в режим превышения опорного сигнала. Управляющий сигнал с выхода компаратора 11 через инвертор 18 подается на элемент И 22, на второй вход которого подается сигнал с выхода задающего генератора 26. На выходе элемента И 22 формируются импульсы. Эти импульсы через инвертор 20 подаются на обратный счетный вход реверсивного счетчика 24. Выходное значение реверсивного счетчика 24 преобразуется цифроаналоговым преобразователем 25 в линейноубывающий сигнал. Это обеспечивает уменьшение мощности накачки, а следовательно, уменьшение величины выходного параметра. Если сигнал с выхода измерителя выходного параметра 4 больше сигнала, сформированного на выходе усилителя 10 и пропорционального минимальному значению выходного параметра, и меньше сигнала, сформированного на выходе усилителя 9 и пропорционального максимальному значению выходного параметра, и меньше сигнала, сформированного на выходе усилителя 9 и пропорционального максимальному значению выходного параметра, на первые входы элементов И 22 и 23 подаются сигналы, соответствующие логическому 0. На выходах элементов И 22 и 23 также устанавливаются логические 0 и с выхода цифроаналоговым преобразователем 25 выдается запомненное значение сигнала. Это обеспечивает постоянную величину мощности накачки, а следовательно, сохранение величины выходного параметра в пределах, определяемых заданными максимальным и минимальным значениями выходного параметра. Наличие инверторов 20 и 21 обусловлено тем, что при прямом счете на выходе обратного счетного входа реверсивного счетчика 24 должно быть напряжение логической 1, при обратном счете на входе прямого реверсивного счетчика 24 должно быть напряжение логической 1 [4, с.144]
Циклограмма работы компараторов 11 и 12, элементов И 18, 22 и 23 и задающего генератора 26 приведена на фиг.5. Здесь "1" компараторы 11 и 12 в режиме превышения опорного сигнала, инверторы 18, 20 и 21 в состоянии логической 1, задающий генератора 26 в состоянии выдачи прямоугольного импульса; "0" компараторы 11 и 12 сработали, инверторы 18, 20 и 21 в состоянии логического 0, задающий генератор 26 не формирует прямоугольные импульсы.Before starting the control on the output parameter 1 setter, a gain is set, which ensures that the output parameter 1 generates a signal proportional to the required radiation power of the laser 1. This signal at the start of control is fed to the inputs of amplifiers 8 10. The signal from the output of amplifier 8, reduced to permissible value, is fed to the adder 7, to the other input of which a signal is output from the output of the digital-to-analog converter 25 (at the initial moment of control, the signal at the output of the digital-analogs second converter is zero). From the output of the adder 7, a signal is input to the input of the pump modulator 2. This provides a small jump in the control signal at the input of the pump modulator 2 at the initial control moment. At the output of the pump modulator 2, pulse-periodic discharges are generated, which are supplied to the laser 3, and from the beam splitter the laser radiation is directed to the meter of the output parameter 4, the signal from the output of which goes to the inputs of the comparators 11 and 12, the other inputs of which receive signals from the outputs of the amplifiers 9 and 10, respectively. e, if the signal from the output of the meter of the output parameter 4 is less than the signal generated at the output of the amplifier 10 and proportional to the minimum value of the output parameter, the comparator 12 is triggered. The control signal from the output of the comparator 12 is fed to the element And 23, the second input of which is fed from the output of the master generator 26. At the output of element And 23 pulses are formed. These pulses through the inverter 21 are fed to the direct counter input of the reverse counter 24. The output value of the reverse counter 24. The output value of the reverse counter 24 is converted by a digital-to-analog converter 25 into a linearly increasing signal. This provides an increase in the pump power, and therefore, an increase in the value of the output parameter. If the signal from the output of the meter of the output parameter 4 is greater than the signal generated at the output of the amplifier 9 and proportional to the maximum value of the output parameter, the comparator 11 switches to the mode of exceeding the reference signal. The control signal from the output of the comparator 11 through the inverter 18 is fed to the element And 22, the second input of which is the signal from the output of the master oscillator 26. At the output of the element And 22 pulses are generated. These pulses through the inverter 20 are fed to the return counting input of the reverse counter 24. The output value of the reverse counter 24 is converted by a digital-to-analog converter 25 into a linearly decreasing signal. This provides a decrease in the pump power, and therefore, a decrease in the value of the output parameter. If the signal from the output of the meter of the output parameter 4 is larger than the signal generated at the output of the amplifier 10 and proportional to the minimum value of the output parameter, and less than the signal generated at the output of the amplifier 9 and proportional to the maximum value of the output parameter, and less than the signal generated at the output of the amplifier 9 and proportional the maximum value of the output parameter, the first inputs of the elements And 22 and 23 are given signals corresponding to the logical 0. At the outputs of the elements And 22 and 23 also set logical 0 and the output of the digital-to-analog Converter 25 produces a stored value of the signal. This provides a constant value of the pump power, and therefore, maintaining the value of the output parameter within the limits determined by the specified maximum and minimum values of the output parameter. The presence of inverters 20 and 21 is due to the fact that with direct counting, the output of the counting input of the reverse counter 24 must have a logical 1 voltage, with a counting counting of the input of the direct counting counter 24 there must be a logical 1 voltage [4, p.144]
The sequence of operation of the comparators 11 and 12, the elements And 18, 22 and 23 and the master oscillator 26 is shown in Fig.5. Here "1" comparators 11 and 12 in the mode of exceeding the reference signal, inverters 18, 20 and 21 in the logical state 1, the master oscillator 26 in the state of issuing a rectangular pulse; "0" comparators 11 and 12 have worked, inverters 18, 20 and 21 are in the state of logical 0, the master oscillator 26 does not generate rectangular pulses.

t₁ определяется моментом времени срабатывания компаратора 12 по условию:
U₄ U₁₀ <= UeO
где
U₄ входной сигнал с выхода измерителя выходного параметра 4;
U₁₀ опорный сигнал с выхода усилителя 10;
UeO зона нечувствительности компаратора 12.t _{1 is} determined by the response time of the comparator 12 by the condition:
U ₄ U ₁₀ <= UeO
Where
U ₄ input signal from the output meter output parameter 4;
U ₁₀ reference signal from the output of the amplifier 10;
UeO Comparator dead zone 12.

t₂ определяется моментом времени срабатывания компаратора 13 по условию:
U₄ U₉ <= UgO
где
U₄ входной сигнал с выхода измерителя выходного параметра 4;
U₉ опорный сигнал с выхода усилителя 9;
UgO зона нечувствительности компаратора 13.t _{2 is} determined by the timing of the comparator 13 by the condition:
U ₄ U ₉ <= UgO
Where
U ₄ input signal from the output meter output parameter 4;
U _{9 is a} reference signal from the output of amplifier 9;
UgO dead band comparator 13.

В предлагаемой системе управления повышение надежности достигается путем:
подачи в начальный момент управления с выхода усилителя 8 на лазер небольшого сигнала, пропорционального заданной величине выходного параметра, но в пределах допустимой величины входного сигнала на лазер;
формирования на выходе усилителя 9 сигнала, пропорционального максимальному значению выходного параметра;
формирования на выходе усилителя 10 сигнала, пропорционального минимальному значению выходного параметра;
формирования управляющего сигнала с помощью элементов 5, 6, 9-12, 18, 20-26 на выходе сумматора 7 управляющего сигнала, обеспечивающего постепенную (плавную) отработку системой заданного воздействия с последующим удержанием выходного параметра в заданных пределах, определяемых максимальным и минимальным значениями выходного параметра;
определенной последовательности соединения вновь вводимых элементов 5,6, 9-12, 18, 20-26 и выполнения определенных параметрических соотношений.In the proposed control system, improving reliability is achieved by:
feeding at the initial moment of control from the output of the amplifier 8 to the laser a small signal proportional to the specified value of the output parameter, but within the acceptable value of the input signal to the laser;
forming an output of amplifier 9 of a signal proportional to the maximum value of the output parameter;
forming at the output of amplifier 10 a signal proportional to the minimum value of the output parameter;
generating a control signal with the help of elements 5, 6, 9-12, 18, 20-26 at the output of the adder 7 of a control signal that provides a gradual (smooth) processing by the system of a given effect with subsequent retention of the output parameter within specified limits determined by the maximum and minimum values of the output parameter;
a certain sequence of joining newly introduced elements 5,6, 9-12, 18, 20-26 and performing certain parametric relations.

Обосновать работу системы управления можно следующим образом. Justify the operation of the control system as follows.

Для момента времени 0 t₁, когда измеренное значение выходного параметра меньше заданного минимального значения выходного параметра, сигнал управления, формируемый на выходе сумматора 7, имеет вид:
U₇(t) U8 + k₂₅•f•t + k₂₅•N[0]
где
U₈ сигнал с выхода усилителя 8:
N[0] начальное значение реверсивного счетчика 24 (в начальный момент времени управления устанавливается, как правило, нулевое значение), определяет совместно с величиной сигнала U8 и значением коэффициента передачи k₂₅ величину начального скачка в сигнале управления U₇(t);
f частота задающего генератора 26;
k₂₅ коэффициент передачи цифроаналогового преобразователя 25 совместно с частотой f определяет скорость увеличения сигнала управления U₇(t).For time 0 t ₁ when the measured value of the output parameter is less than the specified minimum value of the output parameter, the control signal generated at the output of the adder 7 has the form:
U ₇ (t) U8 + k ₂₅ • f • t + k ₂₅ • N [0]
Where
U ₈ signal from the output of amplifier 8:
N [0] the initial value of the reverse counter 24 (at the initial moment of control time, as a rule, a zero value is set), determines, together with the value of the signal U8 and the value of the transmission coefficient k _{25, the} value of the initial jump in the control signal U ₇ (t);
f the frequency of the master oscillator 26;
k ₂₅ the transmission coefficient of the digital-to-analog Converter 25 together with the frequency f determines the rate of increase of the control signal U ₇ (t).

Для момента времени t₁ t₂, когда измеренное значение выходного параметра находится в заданных пределах, определяемых максимальным и минимальным значениями выходного параметра, сигнал управления, формируемый на выходе сумматора 7, имеет вид:
U₇(t) U₈ + k₂₅•N[t₁]
где
U₈ сигнал с выхода усилителя 8;
N[t₁] начальное значение реверсивного счетчика 24 для момента времени t₁.For time t ₁ t ₂ when the measured value of the output parameter is within the specified limits determined by the maximum and minimum values of the output parameter, the control signal generated at the output of the adder 7, has the form:
U ₇ (t) U ₈ + k ₂₅ • N [t ₁ ]
Where
U ₈ signal from the output of amplifier 8;
N [t ₁ ] the initial value of the reverse counter 24 for the time t ₁ .

Для момента времени t > t₂, когда измеренное значение выходного параметра больше заданного максимального значения выходного параметра, сигнал управления, формируемый на выходе сумматора 7, имеет вид:
U₇(t)= U₈ k₂₅•f•(t-t₂) + k₂₅•N[t₂]
где
U₈ сигнал с выхода усилителя 8;
N[t₂] начальное значение реверсивного счетчика 24 для момента времени t₂;
k₂₅ коэффициент передачи цифроаналогового преобразователя 25 совместно с частотой f определяет скорость увеличения сигнала управления U₇(t).For time t> t ₂ , when the measured value of the output parameter is greater than the specified maximum value of the output parameter, the control signal generated at the output of the adder 7 has the form:
U ₇ (t) = U ₈ k ₂₅ • f • (tt ₂ ) + k ₂₅ • N [t ₂ ]
Where
U ₈ signal from the output of amplifier 8;
N [t ₂ ] the initial value of the reverse counter 24 for the time t ₂ ;
k ₂₅ the transmission coefficient of the digital-to-analog Converter 25 together with the frequency f determines the rate of increase of the control signal U ₇ (t).

Анализ формул (9)-(13) показывает, что в управляющем сигнале отсутствуют скачки и сигнал управления лазером носит плавный характер. An analysis of formulas (9) - (13) shows that there are no jumps in the control signal and the laser control signal is smooth.

Таким образом, в предлагаемой системе управления обеспечивается подача в начальный момент управления на лазер небольшого сигнала, пропорционального заданной величине выходного параметра, но в пределах допустимой величины входного сигнала на лазер, а затем постепенную (плавную) отработку заданного воздействия с последующим удержанием выходного параметра в заданных пределах, определяемых максимальным и минимальным значениями выходного параметра. Thus, in the proposed control system, a small signal is proportionally supplied to the laser at the initial moment of control, which is proportional to the set value of the output parameter, but within the limits of the allowable value of the input signal to the laser, and then the gradual (smooth) development of the specified effect with subsequent retention of the output parameter in the set limits determined by the maximum and minimum values of the output parameter.

Следовательно, использование новых элементов 5-26, соединенных в соответствии с фигурами 1,2 и 3 с указанными характеристиками (1)-(13) в предлагаемой системе управления выгодно отличает предлагаемое техническое решение от прототипа, так как обеспечивает повышение надежности управления лазером в условиях частой смены заданий и изменения в широком диапазоне величины выходного параметра. Therefore, the use of new elements 5-26, connected in accordance with figures 1,2 and 3 with the indicated characteristics (1) - (13) in the proposed control system compares favorably with the proposed technical solution from the prototype, as it improves the reliability of laser control in conditions frequent job changes and changes over a wide range of output parameter values.

Claims

1. The method of controlling the parameters of laser radiation, which consists in setting the reference signal proportional to the nominal value of the output parameter, allocating a signal proportional to the value of the output parameter, and controlling the pump power in accordance with the value of the reference signal proportional to the nominal value of the output parameter, characterized in that after setting the reference signal, a signal is generated proportional to the minimum value of the output parameter, and a signal proportional to the maximum value output parameter, compare the selected signal proportional to the value of the output parameter with the generated signals proportional to the maximum and minimum value of the output parameter, and increase the pump power if the extracted signal proportional to the value of the output parameter is less than the signal proportional to the minimum value of the output parameter, and reduce the power pumping, if the selected signal proportional to the value of the output parameter is larger than the signal proportional to the maximum value the output parameter.

2. A control system for laser radiation parameters, comprising a series-connected pump modulator, a laser, an output parameter meter, and an output parameter adjuster, characterized in that an amplifier, a threshold device, an integrating device, and an adder are connected in series, the output of the output parameter adjuster being connected via an amplifier with a second input of the adder and with a second input of a threshold device, the first input of which is connected to the output of the output parameter meter, and the output is summed a pump connected to the input of the modulator.

3. The system according to claim 2, characterized in that the threshold device comprises a second amplifier in series, a first comparator, a first inverter and a third amplifier connected in series, the input of which is connected to the input of the second amplifier, and a second comparator, and the integrating device contains a first a voltage reference source, a second inverter, a first switch, an integrator, and a second voltage reference source and a second switch connected in series with an integrator input in series moreover, the output parameter output is connected to the input of the second amplifier, the output of the output parameter meter is connected to the second inputs of the first and second comparators, the integrator output is connected to the first input of the adder, the output of the first inverter is connected to the control input of the first key, and the output of the second comparator is connected to the control the input of the second key.

4. The system according to claim 2, characterized in that the threshold device comprises a second amplifier in series, a first comparator, a first inverter and a third amplifier in series, the input of which is connected to the input of the second amplifier, and a second comparator, and the integrating device contains a reversible a counter and a digital-to-analog converter, the output of which is connected to the first input of the adder, the first element AND and the second inverter are connected in series, the output of which is connected to the reverse m counting input of a reversible counter, a second element And a third inverter connected in series, the output of which is connected to a direct counting input of a reversing counter, and a master oscillator is introduced, the output of which is connected to the second inputs of the first and second elements And, and the output of the output parameter setter is connected to the input of the second amplifier, the output of the meter of the output parameter is connected to the second inputs of the first and second comparators, the output of the first inverter is connected to the first input of the first element And, and the output th comparator is connected to a first input of the second element I.