同相位控制系統(tǒng)僅僅使用了相對(duì)計(jì)量測量，在閉環(huán)狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)精調(diào)器的控制延遲線。粗調(diào)器的延遲線直接由操作員在開環(huán)下進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，操作員觀察在絕對(duì)計(jì)量監(jiān)視器上，達(dá)到同相位條件所需要的位移。粗調(diào)器的執(zhí)行器使用RS232 與便攜式計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接。軟件接口在NI LabVIEW 中實(shí)現(xiàn)，用于設(shè)置所有必要的參數(shù)，對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行編程，并設(shè)置位移指令。執(zhí)行器的絕對(duì)位置一直標(biāo)識(shí)在圖表中?？刂拼终{(diào)器執(zhí)行器直至達(dá)到同相位狀態(tài)。在下圖中，顯示了達(dá)到同相位狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)干涉圖。

同相位控制系統(tǒng)硬件式基于便攜式計(jì)算機(jī)的（帶有2 GB RAM的Pentium 4 2.66 GHz），它通過IEEE 1394接口連接到便攜式NI DAQPad-6052E端口上。即便這個(gè)類型的數(shù)據(jù)采集板卡并非實(shí)時(shí)設(shè)備，還是可以通過數(shù)字控制閉環(huán)，以1 ms 的控制步長進(jìn)行控制（可見這并非硬實(shí)時(shí)性能）。干擾延遲線執(zhí)行器使用相同的DAQPad-6052E 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。干擾發(fā)生算法與控制算法一起，并行運(yùn)行在相同的便攜式計(jì)算機(jī)上。

圖2.達(dá)到同相位狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)干涉圖

使用了兩個(gè)ADC 通道和兩個(gè)DAC 通道。這兩個(gè)ADC 通道采集來自相對(duì)計(jì)量電子的兩個(gè)信號(hào)，它們用于重建OPD 變化。一個(gè)DAC用于驅(qū)動(dòng)精調(diào)器控制延遲線的壓電驅(qū)動(dòng)器，另一個(gè)DAC 驅(qū)動(dòng)擾動(dòng)延遲線的壓電驅(qū)動(dòng)器。

控制算法設(shè)計(jì)根據(jù)相同的模型觀測器進(jìn)行執(zhí)行，它基于離散時(shí)間狀態(tài)方程，直接用C 語言算法實(shí)現(xiàn)?？刂扑惴ǔ绦虮痪幾g為動(dòng)態(tài)連接庫（DLL），通過調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點(diǎn)使用NI LabVIEW 與NI DAQ 板卡進(jìn)行數(shù)據(jù)交換（來自ADC 的測量和發(fā)送至DAC 的指令）。這種解決方案可以測試控制算法（使用C 語言編寫，十分接近最終實(shí)際使用的版本），從而可以非常方便地與實(shí)驗(yàn)室NI DAQ 硬件進(jìn)行連接，而無需使用實(shí)際使用的硬件，這樣就節(jié)省大量的時(shí)間和金錢。同樣，擾動(dòng)發(fā)生算法實(shí)現(xiàn)為離散狀態(tài)空間方程，并且使用C++ 進(jìn)行編寫，編譯為DLL 文件。圖5 顯示了控制系統(tǒng)的方塊圖。

圖3.粗調(diào)器延遲線軟件界面

圖4.NI DAQPad-6052E 數(shù)據(jù)采集設(shè)備

由于我們的系統(tǒng)并非實(shí)時(shí)系統(tǒng)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)十分簡單的軟件界面，其中不含有圖形和圖形圖標(biāo)，避免載入控制算法的執(zhí)行。軟件界面包含了一系列按鈕，可以用來啟動(dòng)或停止相對(duì)計(jì)量、擾動(dòng)發(fā)生算法、控制系統(tǒng)算法，一組發(fā)光二極管用來指示控制系統(tǒng)的狀態(tài)。所有重要的控制變量（測量、指令、狀態(tài)變量等等）都存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中，并在控制對(duì)話結(jié)束的時(shí)候以二進(jìn)制格式存儲(chǔ)在硬盤上。

圖5.控制系統(tǒng)方塊圖

測試結(jié)果十分理想，殘余OPD 為σ =9.5 nm，滿足了要求。圖6給出了沒有控制系統(tǒng)下的OPD 擾動(dòng)（左圖）以及控制系統(tǒng)作用下的OPD 殘余量（右圖）。

圖6.控制系統(tǒng)測試結(jié)果