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半导体激光器温度控制系统

半导体激光器广泛应用在工业加工、精密测量、通讯等领域。半导体激光器是一个对温度很敏感的器件,它的输出波长和功率会随着温度的变化而改变,工作寿命也会因此而缩短。所以为了保证半导体激光器工作性能的良好,必须要控制半导体激光器的温度。本文利用半导体制冷器作为系统的执行元件,设计出了半导体激光器的温度控制系统。目前半导体激光器的温控执行元件大多使用半导体制冷器。半导体制冷器是根据珀尔贴效应而制成的,当给它通上直流电时,半导体制冷器就会加热或制冷,从而控制半导体激光器的温度。本文首先研究了半导体制冷器的工作原理,而后在此基础上应用小信号分析法,建立出在平均意义下的半导体制冷器的数学模型。其次研究半导体激光器和温度传感器的模型,得出了温控系统的传递函数,通过分析温控系统的传函和温控系统需要达到的性能要求,设计了PID控制器和模糊自适应PID控制器来优化系统,得出应用模糊自适应PID的系统控制精度可以达到0.01℃。然后又利用遗传算法对系统进行寻优,遗传算法不需要任何初始信息便可以寻求到全局最优解,本文设计出基于遗传算法的PID控制器,与PID控制和模糊自适应PID进行比较,经过仿真比较,得出基于遗传优化的PID控制效果更好。最后,设计温度控制系统的硬件部分。详细介绍了系统的数据采集部分、单片机接口部分、功率驱动器部分和显示器部分。 同主题文章 [1].

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