基于ADRC的半导体激光器温度控制的仿真研究.pdf

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1、2013年第1期工业仪表与自动化装置·3·基于ADRC的半导体激光器温度控制的仿真研究严索，李顶根，于召亮(华中科技大学能源与动力工程学院，武汉430074)摘要：半导体激光器是热敏感器件，长时间的工作会造成热量积累和温度升高，进而影响其输出光的功率和波长。因此有必要控制半导体激光器温度。该文分析了半导体激光器的温度控制原理并建立半导体制冷器(TEC)的数学模型，再在MATLAB／Simulink中设计自抗扰控制器(AD．RC)并实现半导体激光器温度控制系统的建模。仿真结果表明，ADRC控制器能较好地控制半导体

2、激光器温度。关键词：半导体激光器；温度控制；自抗扰控制中图分类号：TN248．4文献标志码：A文章编号：1000—0682(2013)ol一0003—03ResearchonthesimulationoftemperaturecontrolofsemiconductorlaserbasedonADRCYANSuo，LIDinggen，YUZhaoliang(EnergyandPowerEngineeringInstitute，HuazhongUniversityofScience&Technology，Wuha

3、n430074，China)Abstract：Thesemiconductorlaserisaheat—sensitivedevice，longhoursofworkwillcauseheataccumulationandtemperaturerise，therebyaffectingitsopticaloutputpowerandwavelength．Itisneces—sarytocontrolthesemiconductorlasertemperature．Thispaperanalyzedthetemp

4、eratureofthesemicon—ductorlasercontrolprinciplesandestablishedamathematicalmodelofthesemiconductorthermoelectriccooler(TEC)．Thendesignedtheactivedisturbancerejectioncontroller(ADRC)andmodeledthesemi-conductorlasertemperaturecontrolsysteminMATLAB／Simulink．The

5、simulationresultsshowedthattheADRCcontrollercanbettercontrolthesemiconductorlasertemperature．Keywords：semiconductorlaser；temperaturecontrol；activedisturbancerejectioncontroller(ADRC)0引言进行了仿真。1温度控制原理半导体激光器是基于半导体材料中电子一空穴复合原理设计而成，有显著的温度特性。注入电流要控制半导体激光器的温度，必须能实时

6、监测不变时，温度升高将导致阈值电流升高，进而导致输激光器的温度，并对激光器配备制冷或制热器件。出光功率变小；半导体的输出光波的波长是由改变当激光器温度高于最佳工作温度时，对其进行制冷；半导体的温度来实现的。而激光位移传感器的测量当激光器温度低于最佳工作温度时，对其进行加热。精度取决于半导体激光器的输出光功率和波长，为对激光器进行制冷降温的传统方式是水冷，不确保其测量精度，半导体激光器必须有稳定的工作仅体积大，冷却不均匀，而且不能实现对激光器温度温度。该文建立了基于自抗扰控制器(activedis．的精确控制¨。

7、基于帕尔贴(Peltier)效应的半导体turbancerejectioncontrol，ADRC)的半导体激光器温制冷器(thermoelectriccooler，TEC)能灵活进行制冷度控制系统模型，并用MATLAB／Simulink对该系统或加热，并且对温度的控制精度很高J。该设计利用TEC来对半导体激光器温度进行收稿日期：2012—07—13反馈控制，如图1所示。当激光器电源波动，工作时基金项目：国家自然科学基金资助项目(11076013)间过长，环境干扰等因素引起激光器温度发生变化作者介绍：严索(19

8、89)，男，硕士研究生，主要从事控制系统仿真，动态测试方面的研究。时，这一变化经温度传感器反馈到输入端与给定温·4·工业仪表与自动化装置2013年第1期度进行比较产生误差电压。误差电压通过ADRC3ADRC控制的仿真研究调节器控制TEC制冷或加热，实现对激光器温度的控制。自抗扰控制器ADRC作为一种非线性控制，能实时估计出对象模型摄动和不确定外扰，并采用特殊的参非线性反馈结构予以自动补