基于模糊pid算法的大功率泵浦激光器温控系统的设计new

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1、武汉理工大学硕士学位论文基于模糊PID算法的大功率泵浦激光器温控系统的设计姓名：陈武勤申请学位级别：硕士专业：控制科学与工程指导教师：黎洪生20090601摘要目前，泵浦激光器由于自身的特点已经广泛应用于科研、国防、工业等领域中。半导体激光器的工作原理决定了其工作时必然发热，而自身产生的热量严重影响着泵浦激光器的输出特性(如泵浦激光器输出波长随温度的漂移)，进而影响激光器的发光功率及使用寿命，这种影响在功率比较大的泵浦激光器上表现的尤为突出。在激光器工作时，都要求激光器所产生的激光在一个很窄的波段，才能保证应用效果。为了保证半导体激光器能

2、够稳定的工作在特定波段，且波长必须保持高度的稳定，就需要对泵浦激光器的温度变化进行严格控制。本文设计了一个基于模糊PID的大功率泵浦激光器温度控制系统，被控对象为功率比较大的泵浦激光器，采用高灵敏度的NTC传感器采集泵浦激光器的实时温度，所采集到的电压信号经滤波处理后，通过Steinhart—Hart公式算出其精确温度值，然后与设定温度进行比较，然后将差值送模糊PID算法模块进行处理，最后将得到的控制量输出到执行元件的驱动芯片，由驱动芯片实现对TEC的加热／制冷控制。执行元件采用加热／制冷转换方便、无污染、易安装的半导体制冷器TEC。本文

3、的主要内容包括ARM9微处理器选型及外围部件设计、温度采集电路设计、模糊PID算法参数整定、TEC驱动程序设计、16位高精度A／D和D／A转换及LCD显示电路设计、Linux操作系统的嵌入及主要模块驱动程序设计等。在控制环节中，采用目前应用计算机易于实现的增量型PID控制算式，首先利用经典的临界比例带法，初步确定系统在特定温度点的数字PID的参数；其次结合Fuzzy__PD控制算法对系统参数进行整定，确定最终的输出控制量给TEC专用控制芯片，以实现对大功率泵浦激光器温度的高精度控制。最后利用MATLAB下的SIMULINK工具进行系统仿真

4、。实验证明，采用PID模糊参数自整定的系统比常规PID调节的系统，具有控制精度高、系统响应快、超调量小等诸多优点。关键词：泵浦半导体激光器，半导体制冷器，温度控制，ARM9，模糊PID控制AbstractAtpresent，duetothecharacteristicsofthepumplaser,ithasbeenwidelyuse,dinscientificresearch,nationaldefense，indnstrialfieldsandSOon．Thesemiconductorlaserprincipleofworkhadde

5、cidedthatpumplasergivesOffheatinevitablywhenitwork,itgeneratestheseriOUSinfluenceofpumplaseroutputcharacteristic(suchaspumplasermakingwavelengthdriftwithtemperaturechanging)andaffectsthelaserlightpowerandservicelife，inordertoguaranteethestabilityofsemiconductorlaserworkon

6、specificwavelengths，itswavelengthmustbemaintainedahighdegreeofstability．ThetemperaturechangesofthepumplasermustbestrictlycontrolledThiSarticlehasdesignedonetemperaturecontrolsystembasedonthefuzzyPⅢhi曲efficiencypumplaser,controllingobjectishigh-powerpumplaser,theaccusation

7、objcotisthehi曲efficiencypumplaser,TlleNTCsensoroflli曲sensitivitycollectethereal—timetemperatureofThePumpLaser,thevoltagesignalthroughtheSteinhart．Hartformulatocalculatetheprecisetemperatureafterfilteringprocessing，andthencomparedwiththesettedtemperaturedifferenceandthense

8、nt,-fuzzyPDalgorithmiSprocessed，finallyoutputtothedrive-chipoftheactuators，thechipreallizetocont