基于变速积分PID控制的标准时间远程复现

“时间”作为准确度最高、应用最广的物理量[1-2]，在社会经济、国家安全、科研教育等领域起着重要的基础支撑作用。准确、可靠的时间频率标准需要定期与原子时标国家计量基准UTC(NIM)进行溯源校准。为降低时间频率校准成本及避免时间频率标准运输中遭受的额外风险，常采用远程时间频率传递方式实现远程时间溯源[3]。目前，高精度远程时间传递方式有卫星时间传递及光纤时间频率传递。其中，光纤时间频率传递相比于卫星时间传递，其传递过程中所受到的误差因素少，且具有高精度、高稳定度的传递性能，可满足局部地区科研单位的高指标远程时间溯源需求。中国计量科学研究院于2015年通过实验室光纤和实际光纤链路完成了光纤双向时间传递实验，时间稳定度为6 ps·s?1和0.9 ps·100 s?1，时间传递不确定度小于200 ps[4]。

远程时间溯源是通过无线电波或者光纤链路进行远程时间量值传递，并通过控制系统执行原子钟驯服控制以实现远程时钟与参考时间基准同步，完

成时间基准的远程复现。原子钟的驯服一般采用固定参数PID控制算法实现，PID控制参数选取对原子钟的驯服效果有较大影响，因此PID控制参数的有效整定[5]对提高原子钟驯服效果尤为重要。此外，远程时间传递过程中传递链路噪声、原子钟噪声以及系统设备包含的噪声，会导致在原子钟驯服时可能产生较大幅值的波动甚至超调从而降低驯服效果，因此研究PID控制算法的优化方法对提高原子钟驯服效果具有重要意义。基于上述问题，本文利用光纤时频链路的远程时间比对历史数据进行原子钟驯服仿真，实现原子钟自适应控制参数整定，研究变速积分PID[6]控制方法并进行原子钟驯服优化仿真，基于优化参数后的变速积分PID控制的原子钟驯服实验验证了变速积分PID控制的远程UTC(NIM)时间复现效果。