40m QIL Cryo_Lab CTN SUS_Lab TCS_Lab OMC_Lab CRIME_Lab FEA ENG_Labs OptContFac Mariner WBEEShop
  40m Log, Page 314 of 344  Not logged in ELOG logo
    Reply  Fri Mar 19 10:49:44 2021, Paco, Anchal, Update, SUS, Trying coil actuation balance 
[Paco, Anchal]


We decided to try out the coil actuation balancing after seeing some posts from Gautum about the same on PRM and ETMY.
We
used diaggui to send swept sine excitation signal to C1:SUS-MC3_ULCOIL_EXC and read it back at C1:SUS-MC3_ASCPIT_IN1. Idea was to create transfer function
    Reply  Mon Mar 22 11:57:21 2021, Paco, Anchal, Update, SUS, Trying coil actuation balance 210322_MC1_ASCY.pdfNewandOldMatrices.tar.gz
[Paco, Anchal]


For MC coil balancing we will use the ASC (i.e. WFS) error signals since there are no OPLEV inputs (are there OPLEVs at all?).


Test
MC1


Using the SUS screen LockIns the plan is to feed excitation(s) through the coil outputs, and look at the ASC(Y/P) error
    Reply  Mon Mar 22 15:10:00 2021, rana, Update, SUS, Trying coil actuation balance 
There's an integrator in the MC WFS servos, so you should never be disabling the ASC inputs in the suspensions. Disabling 1 leg in a 6 DOF MIMO system
is like a kitchen table with 1 leg removed.
    Reply  Mon Mar 22 19:07:50 2021, Paco, Anchal, Update, SUS, Trying coil actuation balance 8x
We found that following protocol works for changing the input matrices to new matrices:


Shut the PSL shutter C1:PSL-PSL_ShutterRqst. Switch off IMC autolocker C1:IOO-MC_LOCK_ENABLE.
Switch of the watchdog, C1:SUS-MC1_LATCH_OFF.
Update
the new matrix. (in case of MC1, we need to change sign of C1:SUS-MC1_SUSSIDE_GAIN for new matrix)
Switch on the watchdog back again which enables
    Reply  Wed Mar 24 09:23:49 2021, Paco, Update, SUS, MC3 new Input Matrix 
[Paco]


Found IMC locked upon arrival
Loaded newest MC3 Input Matrix coefficients using /scripts/SUS/InMatCalc/writeMatrix.py
after unlocking the MC, and disabling the watchdog. 
Again, the sens signals started increasing after the WD is reenabled with the new
    Reply  Thu Mar 25 11:46:31 2021, Paco, Anchal, Update, SUS, MC2 Coil Balancing updates CoilActuationBalancing.ipynb.tar.gzMC2_CoilBalancePITnorm_excSamePIT.pdfMC2_CoilBalanceYAWnorm_excSameYAW.pdf20210325_IMC_CoilBalance.tar.gz
Proof-of-principle


We excited PIT and YAW dofs using LOCKIN1 in MC2 on Monday.
We
analyzed this data in a simple analysis explained in Attachment 1 python notebook (also present at /users/anchal/20210323_AnalyszingCoilActuationBalance/)
Basically,
we tried to estimate the cross coupling in 2x2 matrix from actuated DOF to sensed DOF, inverted it, and applied it to output matrix to undo the cross coupling.
Attachments
    Reply  Thu Mar 25 16:02:15 2021, gautam, Summary, SUS, Repeated measurement of coil Rs & Ls for PRM/BS 
Method

Since I am mainly concerned with the actuator part of the OSEM, I chose to do this measurement at the output cables for the coil drivers in 1X4.
See schematic for pin-mapping. There are several parts in between my measurement
    Reply  Fri Mar 26 11:54:37 2021, Paco, Anchal, Update, SUS, MC2 Coil Balancing updates 
[Paco, Anchal]


Today we spent the morning testing the scripts under ~/c1/scripts/SUS/OutMatCalc/
that automate the procedure (which we have been doing by hand) and catch any "bad" behavior instances that we have identified. In such instances,
    Reply  Sun Mar 28 14:16:25 2021, Anchal, Summary, SUS, MC3 new Input Matrix not providing stable loop MC3_Input_Matrix_Diagonalization.pdf
Rana asked us to write out here the new MC3 input matrix we have calculated along with the old one. The new matrix is not working out for us as it can't
keep the suspension loops stable.


Matrices:
    Reply  Mon Mar 29 10:44:51 2021, Paco, Anchal, Update, SUS, MC2 Coil Balancing updates MC2OutMatCrossCouple_Old-to-It3.pdf20210329_MC2_CrossCoupleTest.tar.gz
We ran the coil balancing procedure 4 times while iterating through the output matrix optimization.

Attachment 1, pages 1 to 4 show the progression of cross coupling from current output matrix (which is theoretical ideal) to the latest iteration.
We plot the sensed DOF ASD which we used to determine the cross coupling when different excitations are fed using the LOCKIN1 feeding 13Hz oscillation
    Reply  Mon Mar 29 17:07:17 2021, gautam, Summary, SUS, MC3 new Input Matrix not providing stable loop 
I suppose you've tried doing the submatrix approach, where SIDE is excluded for the face DoFs? Does that give a better matrix? To me, it's unreasonable
that the side OSEM senses POS motion more than any single face OSEM, as your matrix suggests (indeed the old one does too). If/when we vent,
we can try positioning the OSEMs better.
    Reply  Mon Mar 29 17:11:54 2021, gautam, Update, SUS, MC2 Coil Balancing updates 
For this technique to work, (i) the WFS loops must be well tuned and (ii) the beam must be well centered on MC2. I am reasonably certain neither is
true. For MC2 coil balancing, you can use a HeNe, there is already one on the table (not powered), and I guess you can use the MC2 trans QPD as a sensor,
MC won't need to be locked so you can temporarily hijack that QPD (please don't move anything on the table unless you're confident of recovering
    Reply  Mon Mar 29 17:34:52 2021, rana, Update, SUS, MC2 Coil Balancing updates 
I think there's been some mis-communication. There's no updated Hang procedure, but there is the one that Anchal, Paco and I discussed, which
is different from what is in the elog.

We'll discuss again, and try to get it right, but no need to make multiple forks yet.
    Reply  Wed Mar 31 22:58:32 2021, Anchal, Paco, Update, SUS, MC2 Coil Balancing Test 
A cross-coupling test has been set to trigger at 05:00 am on April 1st, 2021. The script is waiting on tmux session 'cB' on pianosa. /scripts/SUS/OutMatCalc/MC2crossCoupleTest.py
is being used here. The script will switch on oscillator in LOCKIN1 of MC2 at 13 Hz and 200 counts and would send it along the POS, PIT and YAW vectors
on output matrix one by one, each for 2 minutes. It will take data from C1:IOO-MC_F_DQ, C1:IOO-MC_TRANS_PIT_ERR and C1:IOO-MC_TRANS_YAW_ERR and use it
Entry  Thu Apr 1 00:50:06 2021, gautam, Update, SUS, PRMdiag 
I spent some time investigating the PRM this evening, trying out some of the stuff we discussed in the meeting.


I used one of the SUS lockin oscillator to drive the butterfly mode (UL=+1, UR=-1, LL=-1, LR=+1) of the optic, @4.45 Hz, Amplitude=450cts (Oplev
loops were engaged during the measurement).
Used the sensing matrix infrastructure to demodulate the Oplev PIT/YAW error signals, using the
    Reply  Thu Apr 1 13:56:49 2021, Anchal, Paco, Update, SUS, MC2 Coil Balancing Test Results SDistanceFromIdentity.pdfSmatIterations.pdfTestingExcitationAlongYAW.pdf
The coil balancing attempt failed. The off-diagonal values in the measured sensing matrices either remained the same or increased.


The attempt in the morning was too slow. By the time we reached, it had reached to iteration 7 only and still nowhere near optimum sensing
matrix had reached. We still needed to see if the optimum would eventually reach if more iterations happened.
    Reply  Thu Apr 1 18:01:06 2021, Anchal, Paco, Update, SUS, MC2 Coil Balancing Test Results Success?? SDistanceFromIdentity.pdfSmatIterations.pdfMC2CoilCrossCoupling_opt.png
After fixing a few things we felt were wrong in our implementation of the algorithm, we ran the coil balancing for 12 iterations with just 11s per excitation
and still taking CSD with 0.1 Hz bandwidth. This time we saw the distance of sensing matrix from identity going down.


Performance Analysis


Attachment 1 shows the trend of distance of Sensing matrix from identity matrix
    Reply  Thu Apr 1 18:48:45 2021, gautam, Update, SUS, MC2 Coil Balancing Test Results Success?? 
In these results, can you also include the new matrix and what the relative imbalances were?
    Reply  Thu Apr 1 21:13:54 2021, Anchal, Update, SUS, Matrix results, new measurement set to trigger 

New Input matrix used for MC2 (C1:SUS-MC2_INMATRIX_ii_jj


 
UL
UR
LR
LL
SIDE




POS
0.2464
0.2591
0.2676
    Reply  Fri Apr 2 14:51:20 2021, Anchal, Update, SUS, Bug found, need to redo the balancing 
Last run gave similar results as the quick run we did earlier. The code has been unable to strike out couplings with POS. We found the bug which is causing
this. This was because the sampling rate of MC_F channel is different from the test-point channels used for PIT and YAW. Even though we were aware of it,
we made an error in handling it while calculating CSD. Due to this, CSD calculation with POS data was performed by the code with zero padding which made
    Reply  Fri Apr 2 15:22:54 2021, gautam, Update, SUS, Matrix results, new measurement set to trigger 
How should I try to understand why PIT and YAW are so different? 




Quote:




New output matrix
    Reply  Tue Apr 6 18:46:36 2021, Anchal, Paco, Update, SUS, Updates on recent efforts FirstMeasurementPlots.pdf
As mentioned in last post, we earlier made an error in making sure that all time series arrays go in with same sampling rate in CSD calculation. When
we fixed that, our recursive method just blew out in all the efforts since then.


We suspect a major issue is how our measured sensing matrix (the cross-coupling matrix between different degrees of freedom on excitation)
Entry  Wed Apr 7 02:50:49 2021, Koji, Update, SUS, Flange Inspections 
Basically I went around all the chambers and all the DB25 flanges to check the invac cable configurations. Also took more time to check the coil Rs and
Ls.

Exceptions are the TTs. To avoid unexpected misalignment of the TTs, I didn't try to disconnect the TT cables from the flanges.
Entry  Wed Apr 7 13:07:03 2021, Jordan, Update, SUS, CoM on 3"->2" Adapter Ring for SOS CoM_with_Chamfer.pngMoments_of_Inertia.PNG
Adding the chamfer around the edge of the optic ring did not change the center of mass relative to the plane from the suspension wires.

The CoM was .0003" away from the plane. Adding the chamfer moved it closer by .0001". See the attached photo.

I've also attached the list of the Moments of Inertia of the SOS Assembly.
    Reply  Wed Apr 7 17:38:51 2021, Anchal, Update, SUS, Trying to uncouple only PIT and YAW first SDistanceFromIdentity.pdfSmatIterations.pdfTimeSeriesPlots.pdfCSDPlots.pdfSmatrixPlots.pdf
To test if our method is working at all, we went for the simpler case of just uncoupling PIT and YAW. This is also because the sensor used for these
two degrees of freedom is similar (the MC Trans WFS).

We saw a successful decrease in cross-coupling between PIT and YAW over the first 50 iterations that we tried. Here are some results:
    Reply  Thu Apr 8 17:04:43 2021, Anchal, Paco, Update, SUS, First Successful Coil Balancing SDistanceFromIdentity.pdfSmatIterations.pdfSmatrixPlots.pdf
Today, we finally crossed the last hurdle and got a successful converging coil balancing run. 


What was the issue with POS?


Position of the MC2 mirror is being sensed using C1:IOO-MC_F_DQ channel
    Reply  Fri Apr 9 13:13:00 2021, Anchal, Paco, Update, SUS, Faster coil balancing SmatIterations.pdfMC2AllOutmat.txt
We ran again this method but with the 'b' parameter as a matrix instead. This provides more gain on some off-diagonal terms than others. This
gave us a better convergence with the code reaching to the tolerance level provided (0.01 distance of S matrix from identity) within 16 iterations (~17
mins).
    Reply  Fri Apr 9 17:41:12 2021, rana, Update, SUS, Faster coil balancing 
convergence is great.

Next we wanna get the F2A filters made since most of the IMC control happens at f < 3 Hz. Once you have the SUS state space model, you should
be able to see how this can be done using only the free'swinging eigenfrequencies. Then you should get the closed loop model including the F2A filters
    Reply  Sat Apr 10 10:07:47 2021, rana, Update, SUS, Faster coil balancing 
I think I mis-spoke about the balancing channels before. The ~20 Hz balancing could go into either the COIL banks or the SUS output
matrix.

I believe its more conceptually clean to do this as gains in the outputmatrix, and leave the coil gains as +/- 1. i.e.
    Reply  Mon Apr 12 10:07:35 2021, Anchal, Update, SUS, What's F2A?? 
I'm not sure I understand what F2A is? I couldn't find a description of this filter anywhere and don't remember if you have already explained
it. Can you describe what is needed to be done again, please? We would keep SUS state space model and seismic transfer functions calculation ready meanwhile.




Quote:


    Reply  Tue Apr 13 09:51:22 2021, rana, Update, SUS, What's F2A?? 
Force to Angle. It just means the filters that are in the POS OUTPUT matrix. I think in the past sometimes they are called F2P or F2A.

These filters account for the frequency dependent coupling of the DOFs around the suspension resonance. Take a look at what Bhavini is doing
for the plots.
    Reply  Wed Apr 14 17:53:38 2021, Anchal, Update, SUS, Plan for calculating filter banks for output matrix aka F2A aka F2P MC2propF2A_UL.pdf
Plan of action


Get the transfer functions of the suspension plant from actuated DOF to sensed DOF. We'll verify
Bhavini's state-space model and get these transfer functions. Use the model TFs, not measured.
For
each of POS->POS, PIT->PIT, and YAW->YAW, we'll get the resonant frequency and Q of the resonance from these models. 
    Reply  Thu Apr 15 11:41:43 2021, Anchal, Update, SUS, Proposed filters for output matrix aka F2A aka F2P MC2propPOSfb.pdf
Here' s aquick update before we leave for lunch. We have managed to calculate some filter that would go on the POS column in MC2 output matrix filter
banks aka F2A aka F2P filters. In the afternoon if we can come and work on the IMC, we'll try to load them on the output matrix. We have never done
that so it might take some time for us to understand on how to do that. Attached is the bode plot for these proposed filters. Let us know if you have any
    Reply  Fri Apr 16 11:36:36 2021, Anchal, Paco, Update, SUS, Tested proposed filters for POS colum in MC2 output matrix 20210416_MC2DCcoilBalancingNoFilters.pdfuncFilters.pdf20210416_MC2DCcoilBalancingWithFilters.pdfuncFilters_v2.pdf20210416_MC2DCcoilBalancingWithFilters_v2.pdf
We tried two sets of filters on the output matrix POS column in MC2. Both versions failed. Following are some details.


How test was done:


PSL shutter was closed and autolocker was switch off.
Turned off damping
on POS, PIT, and YAW using C1:SUS-MC2_SUSPOS_SW2, C1:SUS-MC2_SUSPIT_SW2, and C1:SUS-MC2_SUSYAW_SW2.
Reference data was taken with no excitation
    Reply  Fri Apr 16 15:47:58 2021, rana, Update, SUS, Tested proposed filters for POS colum in MC2 output matrix 
Looks mostly right, but you used the OSEM sensors as readbacks.
We are diagonalizing using the cavity sensors. Using the diagonalized input matrix is also good since that
will reduce the cross-coupling due to the damping loops.
    Reply  Mon Apr 19 12:18:19 2021, Anchal, Paco, Update, SUS, Tested proposed filters for POS colum in MC2 output matrix CrossCoupleTestForEgToCtFilters.pdfuncFilters.pdfuncFilters_v2.pdf
The filters were somewhat successful, how much we can see in attachment 1. The tip about difference between eigenmode basis and cartesian basis was the
main thing that helped us take data properly. We still used OSEM data but rotated the output from POS, PIT, YAW to x, theta, phi (cartesian basis where
x is also measured as angle projected by suspension length).
    Reply  Tue Apr 20 10:52:49 2021, Anchal, Paco, Update, SUS, AC gain coil output balancing for IMC POS2PYuncoupled.pdfPIT2PYuncoupled.pdfMC1YAWexc.pdfMC1PITexc.pdf
[Paco, Anchal]


We adopted the following procedure to balance the coil output gains using a high-frequency (> 10 Hz) excitation on "C1:SUS-MCX_ASCPIT_EXC",
"C1:SUS-MCX_ASCYAW_EXC", and "C1:SUS-MCX_LSC_EXC", where X is one of {1, 2, 3} for the three IMC optics, and the cavity sensors (MC_F,
    Reply  Tue Apr 20 18:19:30 2021, Anchal, Update, SUS, MC2 coil balanced at DC MC2_DC_Coil_Balanced_St.pngIMC_F2A_Params_MC2.pdfUploadedPOS_F2A_Filters.pdf
Following up from morning's work, I balanced the coils at DC as well. Attachment 1 is screenshot of striptool in which blue and red traces show ASCYAW
and ASCPIT outputs when C1:SUS-MC2_LSC_OFFSET was switched by 500 counts. We see very slight disturbance but no real DC offset shown on PIT and YAW due
to position step. This data was taken while nominal F2A filter calculated to balance coils at DC was uploaded
    Reply  Wed Apr 21 11:38:27 2021, Anchal, Paco, Update, SUS, MC2 Damping Gains Optimized MC2_DampGainStepTestWithNewGains.pngMC2_DampGainStepTestWithOldGains.png
We did a step response test with MC2 Suspensoin Damping Gains and optimized them to get <5 oscillations in ringdown.


Procedure:


We uploaded the diagonalized input matrix.
We uploaded the coil balancing
gains at high frequencies found in 16054.
We applied Eg2CtQ1 filter module for DC
    Reply  Wed Apr 21 15:50:01 2021, Anchal, Paco, Update, SUS, MC2 Suspension Optimization summary 

MC2 Coil Balancing DC and AC Gains


 
POS
PIT
YAW
COIL_GAIN (AC balancing)





UL
    Reply  Wed Apr 21 18:49:29 2021, rana, Update, SUS, MC2 Suspension Optimization summary 
the POS column should be all 1 for the AC balancing. Where
did those non-1 numbers come from?
    Reply  Thu Apr 22 08:50:21 2021, Anchal, Update, SUS, MC2 Suspension Optimization summary 
Yes, during the AC balancing, POS column was set to all 1. This table shows the final values after all the steps. The first 3 columns are DC balancing
results when output matrix was changed. While the last column is for AC balancing. During AC balancing, the output matrix was kept to ideal position as
you suggested.
    Reply  Thu Apr 22 12:17:23 2021, Anchal, Paco, Update, SUS, MC1 and MC3 Suspension Optimization Summary 

MC1 Coil Balancing DC and AC Gains


 
POS (DC coil Gain)
PIT (DC coil Gain)
YAW (DC coil Gain)
    Reply  Thu Apr 22 14:22:39 2021, gautam, Update, SUS, Settings restored MCdamping.png
The MC / WFS stability seemed off to me. Trending some channels at random, I saw that the MC3 PIT/YAW gains were restored mixed up (PIT was restored
to YAW and vice versa) in the last day sometime - I wasn't sure what other settings are off so I did a global burtrestore from the last time I had
the interferometer locked since those were settings that at least allow locking (I am not claiming they are optimal).
    Reply  Thu Apr 22 15:36:54 2021, Anchal, Update, SUS, Settings restored 
The mix up was my fault I think. I restored the channels manually instead of using burt restore. Your message suggests that we can set burt to start
noticing channel changes at home point and create a .req file that can be used to restore later. We'll try to learn how to do that. Right now, we only
know how to burt restore using the existing snapshots from the autoburt directory, but they touch more things than we work on, I think. Or can we just
    Reply  Thu Apr 22 17:04:17 2021, gautam, Update, SUS, Settings restored 
Indeed, you can make your own snapshot by specifying the channels to snap in a .req file. But what I meant was, we should confirm that all the channels
that we modify are already in the existing snapshot files in the autoburt dir. If it isn't, we should consider adding it. I think the whole burt system
needs some cleaning up - a single day of burt snapshots occupies ~400MB (!) of disk space, but I think we're recording a ton of channels which
    Reply  Mon Apr 26 18:55:39 2021, Anchal, Paco, Update, SUS, MC2 F2A Filters Tested f2a.pdfIMC_F2A_Params_MC2.pdfMC2_F2A_FilterChar_POS2Ang.pdf
Today we tested the F2A filters created from the DC gain values listed in 16066.


Filters:


For a DC gain  required for balancing the coil at DC and  being the resonance frequency of the mode
    Reply  Tue Apr 27 10:05:28 2021, Anchal, Paco, Update, SUS, MC1 and MC3 F2A Filters Tested IMC_F2A_Params_MC1.pdfMC1_POStoAng_CrossCoupling.pdfIMC_F2A_Params_MC3.pdfMC3_POStoAng_CrossCoupling.pdf
We extended the f2a filter implementation and diagnostics as summarized in 16086 to MC1 and
MC3.


MC1

Attachment 1 shows the filters with Q=3, 7, 10. We diagnosed using Q=3.
    Reply  Wed Apr 28 10:56:10 2021, Anchal, Paco, Update, SUS, IMC Filters diagnosed 7x
Good morning!

We ran the f2a filter test for MC1, MC2, and MC3.


Filters
    Reply  Wed Apr 28 17:09:11 2021, Anchal, Update, SUS, Tuned Suspension Parameters uploaded for long term behavior monitoring 
I have uploaded all the new settings mentioned in 16066 and 16072.
The settings were uploaded through a single script present at anchal/20210428_IMC_Tuned_Suspension/uploadNewConfigIMC.py. The settings can be reverted
back to old settings through anchal/20210428_IMC_Tuned_Suspension/restoreOldConfigIMC.py. Both these scripts can be run only through python3 in donatella
ELOG V3.1.3-