PID 控制器
PID 控制器在锁相放大器中的应用
瑞士苏黎世仪器公司提供 PID 控制器，作为锁相放大器、阻抗分析仪和 Boxcar 平均器的专用升级选件。因此，PID 的输入可以有多种不同的选择，包括解调信号的振幅、相位、正交和同相分量、Boxcar 的输出以及辅助输入和输出。PID 集成的数字信号处理，保证了最佳的信噪比、最小化的反馈 回路延迟以及非常稳定的闭环操作。即使信号非常微小，PID 也可在噪声强烈、杂散信号丰富的背景中精准定位，并用作可靠的输入。随后，反馈信号可作为模拟输出，也可直接应用于内部频率发生器输出，用于控制其振幅、频率、偏移量和相位。
利用 LabOne® 软件，可以直接表征并设置新的控制回路。该软件配备参数扫描工具、示波器和其他数据采集工具，方便用户轻松掌握系统在时域和频域中的具体情况。此外，PID Advisor 还提供了许多预定义的模型函数，可用于推导初始 PID 参数集，这些参数可在后续进行手动优化，例如，根据记录的阶跃响应，与 PID Advisor 提供的模型进行比较。或者，还可通过自动调谐程序来自动改变 P、I 和 D，从而最大限度减少残差。
功能描述
附加功能
MFLI 锁相放大器和 UHFLI 锁相放大器的 PID 选件还配备了 D 增益低通滤波和相位展开功能。
在许多情况下，引入 D 增益可以加快回路的响应速度。然而，这通常会导致高频增益的增加，从而引发不稳定。在 D 支路引入可调低通滤波，有助于稳定利用 D 增益。
通过锁相放大器进行相位检测，受 arct2(y/x) 函数限制，检测范围通常仅在 ±π 范围内。这进而限制了 PID 的“捕获范围”，而且存在外部噪声的情况下，运行稳定性也会受到限制。在数字域，通过“相位展开”功能可以打破这些限制，从而进行超出限制的相位检测，并相应地保持跟踪。瑞士苏黎世仪器公司的 PID 支持高达 ± 1024π 的“捕获范围”。
用户优势
- PID 控制器在输入和输出信号方面提供广泛的选择，还可进行自由配置，从而在各种条件下灵活设计和维持闭环控制，而无需额外仪器。在使用多个控制器的情况下，控制器之间可根据需要自由切换。
- 多个 PID 控制器可在同一台仪器内同时运行，从而实现高级反馈回路，同时又避免了复杂的设置。
- PID Advisor 允许用户对系统建模，并计算出合理的启动参数。这些 PID 参数可通过自动调谐程序进一步优化，以最大限度减少 PID 残差。
- LabOne 工具集涵盖示波器、频谱分析仪、扫描工具和绘图工具等一系列工具，有助于对闭环控制的质量进行综合分析和监控。例如，为了查看高斯分布的偏差，可以将 PID 误差以直方图的形式显示，如存在偏差，可能表明设置中的某些部分没有按预期工作。
