基于模糊PID控制的半导体激光器温控系统.PDF

第４４卷　 第１期　 　　　　　　　　　　　　　　激 光 与 红 外 Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．１ 　 ２０１４年１月　　　 　 　　　　　　　　　　ＬＡＳＥＲ　＆　ＩＮＦＲＡＲＥＤ Ｊａｎｕａｒｙ，２０１４ 　　文章编号：１００１５０７８（２０１４）０１００９４０４ ·图像与信号处理 · 基于模糊 ＰＩＤ控制的半导体激光器温控系统 左　帅，和　婷，尧思远 （华北光电技术研究所，北京 １０００１５） 摘　要：基于模糊控制原理，采用模糊控制与ＰＩＤ控制相结合的模糊控制方法，完成了一种针 对半导体激光器温度控制的算法设计。该模糊ＰＩＤ控制算法，能够自适应调节ＰＩＤ的比例、积 分和微分系数，从而使半导体制冷器的温度保持恒定。Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真结果表明，采用该模糊 ＰＩＤ控制算法后系统的超调量减少４０％，缩短了调节时间，控制效果优于常规ＰＩＤ控制系统。 关键词：模糊控制；ＰＩＤ控制；温度控制；Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 中图分类号：ＴＮ２４８４；ＴＰ３９１　　文献标识码：Ａ　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０７８．２０１４． ０１．０２１ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｌａｓｅｒｂａｓｅｄｏｎｆｕｚｚｙＰＩＤ ＺＵＯＳｈｕａｉ，ＨＥＴｉｎｇ，ＹＡＯＳｉｙｕａｎ （ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｒｙｏｆｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌ，ａｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌａｎｄＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｉｓｕｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓ ｋｎｏｗｎａｓｆｕｚｚｙＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌＡｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｌａｓｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｉｓｃｏｍｐｌｅｔｅｄＩｔｃａｎａｄａｐｔｉｖｅｌｙ ａｄｊｕｓｔＰＩＤｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ，ｉｎｔｅｇｒａｌａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｔｏｋｅｅｐｔｈｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｃｏｏｌｅｒ’ｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎ ｓｔａｎｔＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆＳｉｍｕｌｉｎｋｓｈｏｗｔｈａｔ，ａｆｔｅｒｕｓｉｎｇｔｈｅｆｕｚｚｙＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｈｅｏｖｅｒｓｈｏｏｔｏｆｔｈｅｓｙｓ ｔｅｍｉｓｒｅｄｕｃｅｄｂｙ４０％，ｔｈｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｔｉｍｅｉｓｓｈｏｒｔｅｎａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｅｆｆｅｃｔｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌ；ＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌ；Ｓｉｍｕｌｉｎｋ １　引　言 能满足系统性能要求［２－３］。 温度变化对半导体激光器输出波长有很大影 为克服上述缺点，经过几十年的研究发展，人们 ［１］ 响，因此需要对半导体激光器进行温度控制 。传 在ＰＩＤ参数整定方面提出一些新的方法，出现了如 统温度控制采用ＰＩＤ控制，ＰＩＤ具有结构简单、易实 自校正ＰＩＤ，预估ＰＩＤ、模糊 ＰＩＤ、神经网络ＰＩＤ和非 现、性能良好等优点。ＰＩＤ控制的一个关键问题是 线性ＰＩＤ等改进型的控制器。其中，模糊ＰＩＤ控制 ＰＩＤ参数整定，需要在获得控制对象的数学模