本文關(guān)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(dǎo)體激光器(Laser Diode)的應(yīng)用十分廣泛,在工業(yè)生產(chǎn)和技術(shù)方面的應(yīng)用如光纖通信、激光打印機(jī)、高清晰度激光電視等;在醫(yī)療和生命科學(xué)方面的應(yīng)用如激光手術(shù)治療、激光動(dòng)力學(xué)治療、生命科學(xué)研究等;在軍事方面的研究應(yīng)用如激光引信、激光制導(dǎo)、激光雷達(dá)等。而溫度對(duì)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(shí),閾值隨T的三次方增長,因此研究設(shè)計(jì)一套控溫精度高,穩(wěn)定性好,價(jià)格低廉的LD溫控系統(tǒng)是十分有必要的。本文設(shè)計(jì)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(fù)雜性以及溫度檢測裝置的導(dǎo)熱速率等結(jié)構(gòu)原因,使得被控對(duì)象存在大延時(shí),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(duì)其進(jìn)行了模擬仿真,以及和傳統(tǒng)的PID算法、模糊自適應(yīng)PID算法進(jìn)行了對(duì)比,通過仿真結(jié)果,可以得出使用了經(jīng)過遺傳優(yōu)化的模糊PID-Smith算法具有超量小,調(diào)節(jié)時(shí)間短,控制精度高,能對(duì)控制器參數(shù)在線調(diào)整,同時(shí)具有Smith預(yù)估等優(yōu)點(diǎn)。LD溫控系統(tǒng)主要由兩部分組成,硬件電路設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)。硬件采用Altium Designer軟件進(jìn)行原理圖和PCB的設(shè)計(jì),該軟件具有布局前和布局后的信號(hào)完整性分析功能,使用信號(hào)完整性分析器能產(chǎn)品準(zhǔn)確的仿真結(jié)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(jī)構(gòu)采用TEC熱電制冷器,軟件采用Real View MDK5開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行開發(fā),通過串口進(jìn)行調(diào)試下載,并且留出串口線,方便后續(xù)升級(jí)與改進(jìn)。通過對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的測試與性能分析,試驗(yàn)結(jié)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(shè)計(jì)的LD溫控系統(tǒng)具有控溫精度高,架構(gòu)簡單,模塊之間的耦合性低,方便升級(jí)與維護(hù),硬件成本低,能滿足控制要求。
【關(guān)鍵詞】：LD 熱電制冷器 模糊自適應(yīng)PID-Smith 遺傳算法 模糊控制
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(jìn)展8-9
• 1.3 國內(nèi)研究進(jìn)展9-10
• 1.4 研究內(nèi)容10-12
• 第2章 半導(dǎo)體激光器溫控方案設(shè)計(jì)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(jié)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(xué)建模15-16
• 3.2 傳統(tǒng)PID算法16-18
• 3.3 自適應(yīng)模糊PID-Smith算法18-21
• 3.4 基于遺傳的自適應(yīng)模糊PID-Smith算法21-24
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析24-27
• 3.6 本章小結(jié)27-28
• 第4章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與硬件實(shí)現(xiàn)28-39
• 4.1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)28-29
• 4.2 溫度采集單元29-31
• 4.2.1 PT100恒流源電路設(shè)計(jì)29-30
• 4.2.2 信號(hào)調(diào)理電路30-31
• 4.3 顯示模塊設(shè)計(jì)31-33
• 4.4 處理器單元模塊設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)34-36
• 4.5 TEC熱電制冷器及驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)36-38
• 4.5.1 TEC半導(dǎo)體制冷器36-37
• 4.5.2 TEC驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)37-38
• 4.6 本章小結(jié)38-39
• 第5章 LD溫控器軟件設(shè)計(jì)39-46
• 5.1 溫度采集程序設(shè)計(jì)40-41
• 5.2 溫度數(shù)據(jù)模糊處理程序設(shè)計(jì)41-43
• 5.3 OLED顯示程序設(shè)計(jì)43-45
• 5.4 本章小結(jié)45-46
• 第6章 試驗(yàn)結(jié)論與分析46-50
• 6.1 試驗(yàn)相關(guān)器材46
• 6.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析46-50
• 第7章 總結(jié)與展望50-52
• 7.1 總結(jié)50
• 7.2 展望50-52
• 參考文獻(xiàn)52-54
• 致謝54-55
• 附錄A 在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果55

  本文關(guān)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(hào)：508399