温控系统区域间温度场耦合补偿方法研究.pdf

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1、传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第9期温控系统区域间温度场耦合补偿方法研究陈波，魏彬，叶凌云(浙江大学生物医学工程与仪器科学学院，浙江杭州310027)摘要：基于半导体制冷器的常规恒温控制系统中，每块半导体制冷器仅基于所控制区域温度信号对该区域进行调整，区域间的温度场耦合作用将导致控制稳定性变差。针对这个问题，提出一种区域间温度场耦合补偿的解决方案。将被控电路系统分割成多个控制区域，针对系统结构建立区域间的温度场耦合量化模型，量化耦合作用，补偿当前区域控制算法。仿真结果表明：该方法可以有效抑制区域间温度场耦合

2、影响，提高被控系统的温度稳定性。关键词：温度场耦合补偿；温度控制；PID控制中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)09--0072-03StudyoninterregionaltemperaturefieldcouplingcompensationmethodoftemperaturecontrolsystemCHENBo，WEIBin，YELing—yun(SchoolofBiomedicalEngineering&InstrumentScience，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstrac

3、t：InconventionalconstanttemperaturecontrolsystembasedonTEC，everyTECadjustcontrolledregiononlybasedontheregiontemperaturesignal，interregionaltemperaturefieldcouplingwillleadtostabilityvariationofthecontrolsystem．Aimingatthisproblem，asolutionofinterregionaltemperaturefieldcouplingcompensationispr

4、oposed．Dividethecontrolledcircuitsystemintoseveralcontrolregions，andestablishmodelofinterregionaltemperaturefieldcouplingaccordingtosystemstructure，quantifycouplingeffect，thencompensatecurrentregioncontrolalgorithm．Simulationresultsshowthatthismethodcaneffectivelysuppressinfluenceofinterregiona

5、ltemperaturefieldcoupling，andincreasetemperaturestabilityofthecontrolledsystem．Keywords：temperaturefieldcouplingcompensation；temperaturecontrol；PIDcontrol0引言cooler，TEC)作为温度调节器的温控系统，将被控电路分精密仪器或其他高精度系统为了减小温度漂移，要求割成多个区域，根据区域间的耦合关系，将区域分成几种类电路温度场稳定均匀，通常采用填充导热介质并作恒温控型，并建立各自的温度场耦合量化模型。对各区域进行控制的方式来实现。电

6、路内部不同区域的发热不同，需要分制时，首先量化相邻区域对当前区域的温度场耦合，将它作成多个区域监测温度，并对各区域进行比例一积分一微分为调整量的一部分，将这部分调整量在PID计算结果中进(proportional—integral—derivative，PID)控制。常规PID控制行补偿。这样，对于被控系统来说，外部扰动因素只剩下内中影响被控区域温度稳定性的因素主要有2个：区域内部部热源的变化，从而提高被控系统的温度稳定性。最后采热源的变化和区域间温度耦合量的变化。区域内部热源是用仿真软件验证该方法的有效性。一种无法即时估计的作用量，导致被控系统的温度波动；由1区域间的温度场耦合于各

7、区域存在温度波动，相邻区域问就存在温度差的波动，1．1被控系统结构这种波动通过导热介质形成了区域问变化的温度场耦合，本文将所研究的被控电路分成16个区域，每一区域正进一步造成了被控系统的波动。反面都分配一个温度传感器和一块半导体制冷器。温度传针对上述问题，本文提出一种区域间温度场耦合补偿感器在区域中心，用来采集当前区域的温度信息；半导体制的解决方案，用来消除区域间变化的温度场耦合对PID控冷器既可以加热也可以制冷，负责对该区域进行温度调制稳定性的影响。研究