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基于模糊PID控制的半导体激光器温度控制系统设计

2018-06-28,,

机械与电子 2018年6期
关键词:系统设计

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(西南交通大学机械工程学院,四川 成都 610031)

0 引言

随着激光器技术的不断发展,半导体激光器因其体积小、重量轻、效率高、能耗小和寿命长等优点,广泛应用于国防军事及工业测试领域[1-3]。但是半导体激光器在实际使用过程中,对外界温度非常敏感,环境温度的变化不仅会影响激光器的输出功率和输出波长,还会严重影响其使用寿命[4-5]。因此,对激光器的温度进行精准控制具有非常重要的研究意义。

对于半导体激光器的温度控制问题,国内外的学者及研究机构都进行了大量的研究与试验[6]。鲍健[7]等人采用PID控制算法研制高精度二极管激光温度控制器,其控温精度可达±0.05 ℃。许文海[8]等人设计的连续半导体激光器驱动电源,实现了温度优于±0.01 ℃的精准控制。崔国栋[9]等人研制了一种大功率半导体激光器温度控制系统,其控温精度可达±0.1 ℃。

在此,针对某半导体激光器设计了一个基于模糊PID算法的温度控制子系统。该系统以DSP为控制核心,通过将模糊理论与PID算法相结合的方式对系统温度进行控制。系统所要求达到的控温精度为±0.1 ℃。

1 硬件系统设计

1.1 系统总体方案

根据该半导体激光器温度控制系统所要求达到的性能指标和主要功能,对系统进行了总体设计。该系统主要包括主控制器TMS320F2808芯片、温度测量模块、数模(A/D)转换模块、功率开关、电源模块、加热模块、CAN通信和上位机模块。系统总体结构如图1所示。

图1 温度控制系统总体结构

由图1可知,该温控系统的控……

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