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高精度温度控制的实现

微计算机信息 2003年第11期19卷 23-24页

作者：张利娟赵转萍杨明南京航空航天大学506教研室 210016

本文提出了一种基于自寻优的PID算法及最优PID参数的确定方法,以实现对温度的高精度控制,并用Matlab软件给出了仿真结果。实践结果表明它的控制精度可以达到1%以内,基本实现了当温度发生漂移时,无需人工调整即可达到最优状态。

关键词：工业控制 PID算法高精度温度控制参数自整定算法

基于自抗扰控制的浸液高精度温度控制技术研究

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基于自抗扰控制的浸液高精度温度控制技术研究

作者：赵艺文华中科技大学

学位级别：硕士

作为投影物镜光学系统最后一片非光学镜片,浸没流体起到增大折射率来提高光刻的分辨率的作用。浸没式光刻机通过浸没头来实现浸没流体的维持及密封功能,浸没流场的温度稳定性是影响分辨率精度的主要因素之一,为了实现浸液的高精度温度控... 详细信息

作为投影物镜光学系统最后一片非光学镜片,浸没流体起到增大折射率来提高光刻的分辨率的作用。浸没式光刻机通过浸没头来实现浸没流体的维持及密封功能,浸没流场的温度稳定性是影响分辨率精度的主要因素之一,为了实现浸液的高精度温度控制,本文针对浸液精调控制系统设计了相应的控制结构和控制算法来满足系统的要求,本文的主要的研究工作及结论如下:首先,对两路注液温控系统的需求和难点进行了分析,并据此提出了相应的设计目标和三级温控的技术方案。该方案通过逐级提高控制精度,合理分配多级的设定值,通过对浸液系统的不同区域的分割,分解并降低不同区域的控制难度。三级温控结构实现高精度控制的主体为第二级的温度控制,第三级主要实现两路注液的温度的差异的调整。其次,第二级精调温度控制系统是三级温控系统精度实现中最重要的一级,由于浸液精调级的注液流量负载的动态变化和大时滞、非线性等特性,普通的PID控制难以取得较好的控制效果,通过串级结构可以将系统的部分的扰动进行抑制。此外,对于对外环的扰动,本文将对系统的扰动实时估计的自抗扰算法(ADRC)和串级控制结合起来,通过仿真发现采用串级结构的ADRC-PID算法比PID-PID算法有更好的抗干扰能力和更强的系统鲁棒性。最后,通过温度模拟实验平台,针对多级温度控制中的第二级温度控制的ADRCPID算法进行了实验验证,包括系统的调节精度、稳定性、跟随性及鲁棒性等,最终,ADRC-PID算法可以实现连续10h内满足短期温度稳定度在温度控制系统的指标约束。

关键词：自抗扰控制串级控制高精度温度控制多级控制浸没式光刻机

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用模拟调节器实现高精度温度控制

安装 2008年第5期 33-34页

作者：王大卫重庆工业设备安装集团有限公司重庆400014

本文就某空调工程调试中高精度温度控制系统中出现的问题,通过对模拟调节器代表的连续控制系统与DDC控制器代表的离散控制系统的对比分析,找出原因,根据现场的实际情况,采用模拟调节器替换DDC控制器进行控制,实现高精度温度控制的目的。

关键词：高精度温度控制 DDC控制器离散控制系统模拟调节器连续控制系统

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无冷凝高精度温度控制设备

山西化工 2023年第9期43卷 123-124,130页

作者：赵苏唯苏州科技大学江苏苏州215009

无冷凝高精度温度控制设备保障系统电子组件正常工作的重要设备,其运行效果的好坏,直接影响整个系统的运行状态。本技术方案介绍了无冷凝高精度温度控制设备的系统组成、工作原理、功能、性能等内容,适用于产品研制的全过程。

关键词：无冷凝高精度温度控制双站射频子系统

基于Fuzzy-PID参数自整定的高精度激光晶体温度控制系统的优化与实现

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基于Fuzzy-PID参数自整定的高精度激光晶体温度控制系统的优化与...

作者：许琛安徽工业大学

学位级别：硕士

激光晶体温度控制是激光技术的研究热点,晶体工作温度不稳定会严重影响激光器的输出波长、输出功率及使用寿命。因此,为了保证激光晶体能够在高稳定的温度环境中工作,发挥更大的科研和应用价值,本文以提高温控系统的控制精度和稳定性,... 详细信息

激光晶体温度控制是激光技术的研究热点,晶体工作温度不稳定会严重影响激光器的输出波长、输出功率及使用寿命。因此,为了保证激光晶体能够在高稳定的温度环境中工作,发挥更大的科研和应用价值,本文以提高温控系统的控制精度和稳定性,加快温度响应速度,减少系统成本为目标,通过对传统模拟PID、传统数字PID以及模糊控制三种控制算法进行研究与分析,提出了一种基于Fuzzy-PID参数自整定的高精度温度控制系统优化设计。论文研究的主要内容如下:首先,本文在传统PID温控设计的基础上,重点从激光晶体温度控制系统的模型、温度采集模块以及控制算法三个方面进行优化。采用系统辨识的方法确定了激光晶体温控装置最优数学模型,通过研究PID控制理论在温度控制系统中的应用,引入了模糊控制思想,设计了Fuzzy-PID控制器,并通过Matlab Simulink库搭建系统平台,对传统PID和Fuzzy-PID参数自整定控制进行了在线仿真比较。其次,对本文控制系统的软硬件进行设计。重点在优化系统中,以传统模拟PID控制系统为设计基础,以飞思卡尔K60单片机作为核心控制器,将模糊控制理论与传统数字PID相结合,采用模块化的设计思想编写了温控系统的控制程序,实现了PID参数在线实时调控。硬件方面,对温度传感器NTC热敏电阻和温度执行元件半导体制冷器(TEC)进行研究选取,设计了整个温度控制电路,包括温度测控电路、电源电路、TEC驱动电路以及通讯电路等;软件方面,对温度控制系统程序进行编写,包括中断服务、温度采集、数字滤波、Fuzzy-PID温度控制算法整定及通讯等程序。最后,制作了系统实物,并进行了相应实验测试。实验表明:本文设计的Fuzzy-PID参数自整定温度控制系统在10℃-60℃范围内温控精度能够长期稳定性小于±0.005℃。优化系统相比于传统模拟PID和数字PID控制系统在控温精度与稳定性方面都获得了更好的控制效果,具有升温速度快、超调小、控制精度及稳定性高等优点,达到了预期优化效果,基本验证了本文所提出优化温度控制系统的正确性与可行性。

关键词：激光晶体 Fuzzy-PID 高精度温度控制参数自整定系统优化

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应用于半导体激光器的高精度温控系统设计

红外与激光工程 2024年第4期53卷 67-77页

作者：叶茂杜恩斯王秋玮赵毅强天津大学天津市成像与感知微电子技术重点实验室天津300072 天津大学微电子学院天津300072

面向半导体激光器温控系统的高精度、高速与高集成化的需求,设计了一款高精度、快速响应、高集成化、低成本的数模混合架构温控系统。该系统以FPGA为控制核心,硬件部分包括由三线制惠斯通电桥、仪表放大器、模数转换器组成的温度信号采... 详细信息

面向半导体激光器温控系统的高精度、高速与高集成化的需求,设计了一款高精度、快速响应、高集成化、低成本的数模混合架构温控系统。该系统以FPGA为控制核心,硬件部分包括由三线制惠斯通电桥、仪表放大器、模数转换器组成的温度信号采集与调理模块,全桥降压电路驱动模块,热电制冷器模块等。针对热敏电阻和电桥的非线性误差,提出了一种可变控温零点的温度信号调理方法,该方法基于迭代与多目标最优化算法,提高了控温精度,同时降低了仪表放大器与模数转换器的指标要求,从而降低了系统成本。针对温度滞后大、延迟高的特点,控温策略采用了抗饱和积分的PID(AWPID)自动控制方法,从而降低超调,加快收敛速度。测试结果表明,该温控系统在-45~75℃的温度范围内,实现了±0.02℃的控温精度,相较于固定控温零点的温控系统最大0.1951℃的控温精度提高了89.7%。与传统PID控制算法相比,AWPID控制算法将超调从9.13%降低到1.5%,将稳定时间从41 s降低到30 s。稳定性测试表明,该温控系统能够在长时间内保持±0.02℃的控温精度,满足稳定性要求。该系统具有高精度、快速响应、高集成化、低成本的特点,为半导体激光器的复杂应用场景提供了高精度的温度保障。

关键词：半导体激光器高精度温度控制可变控温零点最优化算法抗饱和积分PID

适用于大范围温度变化的高精度温控系统用制冷装置的研究

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适用于大范围温度变化的高精度温控系统用制冷装置的研究

作者：刘小妹天津大学

学位级别：硕士

温控器检测试验台要求测试室的温度在10℃～50℃大范围内变化,同时要求温度的控制精度为±0.05℃,采用普通形式的小型制冷装置已经很难达到这样的要求。本课题根据前期的试验结果,对适应上述要求的制冷装置的各个部件进行了深入的理论分... 详细信息

温控器检测试验台要求测试室的温度在10℃～50℃大范围内变化,同时要求温度的控制精度为±0.05℃,采用普通形式的小型制冷装置已经很难达到这样的要求。本课题根据前期的试验结果,对适应上述要求的制冷装置的各个部件进行了深入的理论分析,进行了优化选型,研制成功了适合大范围温度变化和精度温控要求的小型制冷装置,解决了试验工作中的难题。通过理论分析和试验发现热力膨胀阀、毛细管、手动膨胀阀三种节流机构中,手动膨胀阀除了具有调节灵活方便的特点外,更主要的是当被控空气的温度大范围变化时,不会对制冷剂的流量产生大的影响,有利于自动控制系统的工作。对大范围温度变化的高精度温控系统来说这是一种较好的节流方式。对于大范围温度变化的高精度温控要求的制冷装置蒸发器的选择计算一定要按动态的方式考虑,既要满足低温下的要求,又要满足高温下的要求。实践证明,这种情况下的蒸发面积要比一般情况下大大约20%～30%。实践结果证明,适用于大范围高精度温控系统的制冷装置的冷凝器和压缩机选择与一般小型制冷装置的选择基本上是相同的。本课题的研究成果对今后同类课题的研究具有一定的借鉴作用。

关键词：制冷装置大范围温度变化的温控系统高精度温度控制温控器试验台

F-P光纤标准具高精度温控系统设计与算法研究

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光电子．激光 2020年第7期31卷 682-687页

作者：汪巧云毛邦宁裘燕青钟宇民高欣宇杨静李裔中国计量大学光学与电子科技学院浙江杭州310018

F-P标准具凭借其结构简单、体积小、精度高等特点在光通讯、光纤传感、激光器等领域有着广泛的应用。但受环境温度变化的影响,F-P标准具尤其是固体腔标准具的光学特性(透射、反射谱)发生一定漂移。如何让F-P标准具更好地对抗外界温度变... 详细信息

F-P标准具凭借其结构简单、体积小、精度高等特点在光通讯、光纤传感、激光器等领域有着广泛的应用。但受环境温度变化的影响,F-P标准具尤其是固体腔标准具的光学特性(透射、反射谱)发生一定漂移。如何让F-P标准具更好地对抗外界温度变化并提高其光谱稳定性,在实际应用中有着重要意义。本文针对光纤接口的固体腔F-P标准具提出了一种高精度温控设计方案,首先通过对光纤标准具进行稳态热分析,设计了低热阻恒温结构。并使用经过优化PID参数后的增量式PID温控算法,结合高精度温控电路,实现了对光纤固体F-P标准具的精确温度控制。实验结果表明,在0℃~45℃的环境下,内部温控精度可达±0.004℃,F-P透射谱中心波长漂移量<0.3 pm。

关键词：光纤F-P固体标准具 PID温控算法稳态热分析高精度温度控制

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空间流体回路单点恒温控制方案

空间科学学报 2019年第2期39卷 233-241页

作者：张涵泽郑桐张汉勋陈博中国科学院空间应用工程与技术中心北京100094 中国科学院大学北京100049 中国科学院国家空间科学中心微波遥感技术重点实验室北京100190

空间流体回路的载荷支路来流温度在一定范围内随机变化,需采取有效热控措施消除来流温度变化对回路单点位置处恒温工作载荷的热影响.传统电加热方式需要额外能耗并且会产生废热,本文提出一个PID控制下的冷热回路交混控温方案,在充分利... 详细信息

空间流体回路的载荷支路来流温度在一定范围内随机变化,需采取有效热控措施消除来流温度变化对回路单点位置处恒温工作载荷的热影响.传统电加热方式需要额外能耗并且会产生废热,本文提出一个PID控制下的冷热回路交混控温方案,在充分利用工质吸收的废热、提高机柜内能源利用率的同时,实现对恒温设备冷板入口温度的精确控制,以满足冷板上载荷的恒温工作需求;设计流体回路组成与控制方案,并通过仿真分析对方案进行了验证.结果表明,该流体回路系统可以满足对来流温度的高精度控制要求,且相比于PID控制算法,模糊PID的控制效果更好,具有响应快、超调量小、控制精度高等特点,应优先选择模糊PID作为控制算法.

关键词：高精度温度控制流体回路控制策略