本文關鍵詞：基于遺傳優(yōu)化的模糊PID-Smith算法在LD溫控系統(tǒng)中的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：半導體激光器(Laser Diode)的應用十分廣泛,在工業(yè)生產和技術方面的應用如光纖通信、激光打印機、高清晰度激光電視等;在醫(yī)療和生命科學方面的應用如激光手術治療、激光動力學治療、生命科學研究等;在軍事方面的研究應用如激光引信、激光制導、激光雷達等。而溫度對LD的閾值電流、輸出功率、波長等的影響很大,溫度在100K以上時,閾值隨T的三次方增長,因此研究設計一套控溫精度高,穩(wěn)定性好,價格低廉的LD溫控系統(tǒng)是十分有必要的。本文設計一套基于ARM微控制器的LD溫控系統(tǒng),由于加熱制冷過程的復雜性以及溫度檢測裝置的導熱速率等結構原因,使得被控對象存在大延時,非線性等現(xiàn)象,因此本文提出一種遺傳優(yōu)化的模糊PID-Smith算法,利用MATLAB仿真軟件對其進行了模擬仿真,以及和傳統(tǒng)的PID算法、模糊自適應PID算法進行了對比,通過仿真結果,可以得出使用了經過遺傳優(yōu)化的模糊PID-Smith算法具有超量小,調節(jié)時間短,控制精度高,能對控制器參數(shù)在線調整,同時具有Smith預估等優(yōu)點。LD溫控系統(tǒng)主要由兩部分組成,硬件電路設計與軟件設計。硬件采用Altium Designer軟件進行原理圖和PCB的設計,該軟件具有布局前和布局后的信號完整性分析功能,使用信號完整性分析器能產品準確的仿真結果。系統(tǒng)以ST公司的STM32F103RCT6作為控制核心,溫度感知元件采用PT100鉑熱電阻,加熱制冷執(zhí)行機構采用TEC熱電制冷器,軟件采用Real View MDK5開發(fā)平臺進行開發(fā),通過串口進行調試下載,并且留出串口線,方便后續(xù)升級與改進。通過對整個控制系統(tǒng)的測試與性能分析,試驗結果表明,該系統(tǒng)的控溫精度為0.1度,溫控范圍10度—50度。本文設計的LD溫控系統(tǒng)具有控溫精度高,架構簡單,模塊之間的耦合性低,方便升級與維護,硬件成本低,能滿足控制要求。
【關鍵詞】：LD 熱電制冷器 模糊自適應PID-Smith 遺傳算法 模糊控制
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP273;TN248.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-12
• 1.1 研究背景及意義8
• 1.2 國外研究進展8-9
• 1.3 國內研究進展9-10
• 1.4 研究內容10-12
• 第2章 半導體激光器溫控方案設計12-15
• 2.1 開環(huán)控制12
• 2.2 閉環(huán)控制12-13
• 2.3 LD溫控方案13-14
• 2.4 本章小結14-15
• 第3章 系統(tǒng)的控制算法及仿真15-28
• 3.1 系統(tǒng)數(shù)學建模15-16
• 3.2 傳統(tǒng)PID算法16-18
• 3.3 自適應模糊PID-Smith算法18-21
• 3.4 基于遺傳的自適應模糊PID-Smith算法21-24
• 3.5 實驗結果與分析24-27
• 3.6 本章小結27-28
• 第4章 系統(tǒng)的設計與硬件實現(xiàn)28-39
• 4.1 系統(tǒng)整體方案設計28-29
• 4.2 溫度采集單元29-31
• 4.2.1 PT100恒流源電路設計29-30
• 4.2.2 信號調理電路30-31
• 4.3 顯示模塊設計31-33
• 4.4 處理器單元模塊設計33-36
• 4.4.1 微處理器STM32F103RCT633-34
• 4.4.2 微處理器控制模塊硬件電路設計34-36
• 4.5 TEC熱電制冷器及驅動模塊設計36-38
• 4.5.1 TEC半導體制冷器36-37
• 4.5.2 TEC驅動電路設計37-38
• 4.6 本章小結38-39
• 第5章 LD溫控器軟件設計39-46
• 5.1 溫度采集程序設計40-41
• 5.2 溫度數(shù)據(jù)模糊處理程序設計41-43
• 5.3 OLED顯示程序設計43-45
• 5.4 本章小結45-46
• 第6章 試驗結論與分析46-50
• 6.1 試驗相關器材46
• 6.2 試驗數(shù)據(jù)分析46-50
• 第7章 總結與展望50-52
• 7.1 總結50
• 7.2 展望50-52
• 參考文獻52-54
• 致謝54-55
• 附錄A 在校期間發(fā)表的學術論文與研究成果55

  本文關鍵詞：基于遺傳優(yōu)化的模糊PID-Smith算法在LD溫控系統(tǒng)中的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：508399