隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,半導(dǎo)體激光器應(yīng)運(yùn)而生,它是一種尺寸小、效率高、功耗低、可靠性好、使用壽命長的新型激光器,廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)、醫(yī)學(xué)、國防軍事等領(lǐng)域。但半導(dǎo)體激光器的性能極易受溫度變化影響,如果在實(shí)際使用中不能嚴(yán)格控制其工作溫度,不但會對半導(dǎo)體激光器的輸出功率、波長等造成影響,還會影響其使用壽命。因此研發(fā)一套能夠?qū)Π雽?dǎo)體激光器溫度進(jìn)行控制的測控系統(tǒng),保證半導(dǎo)體激光器在設(shè)定條件下正常工作具有一定的現(xiàn)實(shí)意義�；诖�,本文設(shè)計了一個以DSP為主控制核心的半導(dǎo)體激光器溫度控制系統(tǒng)。按其設(shè)計流程可以分為系統(tǒng)方案設(shè)計、系統(tǒng)控制算法設(shè)計、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計、系統(tǒng)軟件設(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試五大部分內(nèi)容。在方案設(shè)計中,系統(tǒng)控制方式采用控制精度更高的閉環(huán)控制;溫度傳感器采用鉑熱電阻Pt100,其接線方式為四線制;A/D轉(zhuǎn)換采用DSP自帶的12位ADC轉(zhuǎn)換器;溫度加熱執(zhí)行元件采用陶瓷加熱片,由功率開關(guān)驅(qū)動完成溫度控制。論文通過對PID控制和模糊控制算法的研究與分析,設(shè)計出了符合本系統(tǒng)控制要求的模糊PID控制算法;根據(jù)熱平衡原理建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型;并在Simulink仿真環(huán)境中進(jìn)行了系統(tǒng)仿真,驗(yàn)證了該算法的可行性。本設(shè)計以美國德州儀器(TI)公司的DSP數(shù)字芯片TMS320F2808為控制核心,結(jié)合溫度傳感器Pt100與加熱元件陶瓷加熱片設(shè)計了系統(tǒng)的硬件電路,主要包括DSP外圍電路、溫度采集電路、功率開關(guān)驅(qū)動電路以及CAN通信模塊電路等。在硬件電路的基礎(chǔ)上,結(jié)合LabVIEW虛擬儀器與CCS開發(fā)環(huán)境完成了系統(tǒng)軟件設(shè)計,上位機(jī)采用虛擬儀器LabVIEW實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的溫度數(shù)據(jù)采集及界面顯示,下位機(jī)采用CCS軟件實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、模糊PID控制算法、CAN通信以及PWM控制信號輸出等功能。在完成系統(tǒng)軟硬件設(shè)計后,搭建了系統(tǒng)測試平臺,驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性。對系統(tǒng)進(jìn)行了反復(fù)測試,測試結(jié)果表明,系統(tǒng)能在300s之內(nèi)達(dá)到目標(biāo)溫度且比較穩(wěn)定,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)波動范圍不超過0.2℃,完全符合設(shè)計要求。
【學(xué)位單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP273;TN248.4
【部分圖文】：

圖 2-1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖1 所示，該系統(tǒng)的控制核心為 TI 公司的 C2000 系列的 TMS32鉑熱電阻 Pt100 將測得的激光器的溫度通過 A/D 轉(zhuǎn)換模塊送入根據(jù)采集到的半導(dǎo)體激光器實(shí)際溫度和設(shè)定溫度的差值，采用

圖 2-2 開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖制系統(tǒng)的輸出和輸入之間存在一個反饋環(huán)節(jié)，所以系統(tǒng)的輸出量，故又將其稱為反饋控制系統(tǒng)�？刂葡到y(tǒng)根據(jù)輸出量與設(shè)定量的算得到一個控制量，然后利用該控制量驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)對受控對象

圖 2-3 閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖饋環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)的引入使閉環(huán)控制系統(tǒng)具有更高的控制精度，控制時間也相應(yīng)此閉環(huán)控制適用于控制精度高、響應(yīng)時間快、穩(wěn)定性要求高的系統(tǒng)。綜合控制精度、控制時間和控溫范圍的要求，最后選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)作為本次式。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2847370