基于Hopfield网络的PID模型参考自适应控制的研究与仿真

为了得到较好的PID模型的控制效果,提出一种有效的控制方案.阐述PID控制技术的定义与Hopfield网络的基本原理.结合PID控制的特点,构造了基于Hopfield网络的PID模型参考自适应控制算法.利用Hopfield网络对控制器进行优化,得出优化后系统的相应参数.通过Matlab软件对构造的系统模型进行仿真.仿真结果表明,该算法实现简便,具有较好的实时性、稳定性和鲁棒性,对被控对象的控制效果比较理想.     

船载天伺馈系统速度环路的PID控制调整

介绍了PID控制的原理和特点,对船载天伺馈系统伺服驱动速度环路板的组成和速度环路板上前向通道、力矩偏置电路以及差数振荡电路进行了简要描述。通过对前向通道、力矩偏置电路以及差数振荡电路环路关键控制参数的调整,分析控制参数对环路特性和系统稳定性的影响,根据系统在调整参数后的性能测试结果,对PID控制在伺服控制系统的功能进行分析。结合岗位的实际工作经验,阐述PID控制在伺服控制系统中的实际应用。     

采用模拟PID控制的DFB激光器温度控制系统研制

以红外分布反馈激光器激发光源为核心的检测装置中,分布反馈激光器发光波长的控制精度及稳定性直接决定检测装置测量准确性。为此研发了一种采用模拟PID控制的分布反馈激光器温度控制系统。该系统采用模拟比例-积分-微分温度前向控制模块和温度实时后向采集模块达到控制温度的目的。温度控制实验中采用激射中心波长为2 049 nm的分布反馈激光器,结果表明,系统温度控制稳定性为0.05℃,稳定时间小于30 s。同时,利用所研制的温度控制系统对上述可调谐DFB激光器做了光谱测试实验,结果表明,当激光器驱动电流固定时,激光器激射波长与其工作温度呈线性关系。     

奥托-Ⅱ燃料加注智能控制系统优化设计

设计奥托-Ⅱ燃料加注智能控制系统,提高燃料加注过程的稳定性和加注量的准确性,提出基于嵌入式多线程总线控制技术的燃料加注智能控制系统设计方案,系统设计包括控制算法设计、硬件设计和软件开发三部分,控制算法采用模糊PID控制法进行加注系统的鲁棒性控制.采用嵌入式ARM Cortex-M0为核心处理器,结合单片机进行燃料加注系统计算机控制,硬件设计包括传感器模块、集成控制模块、AD模块和人机交互模块等.采用多线程总线控制技术进行程序加载,实现燃料加注控制系统软件开发.系统调试结果表明,采用该系统进行奥托-Ⅱ燃料加注的稳健性较好,人机交互性能较高,提高了加注的智能性和精准度.     

半导体激光器温度控制研究

温度对半导体激光器的特性有很大的影响。为了使半导体激光器输出功率稳定,必须 对其温度进行高精度的控制。利用PID 控制网络设计了温控系统,控制精度达到±0. 01 ℃,与无PID 控制网络相比,极大的提高了系统的瞬态特性,并且试验发现采用带有温控系统的半导体激光器的输出功率稳定性比没有温控系统的输出功率得到显著改善。     

基于混合优化算法的神经元PID控制策略

为解决传统比例-积分-微分(PID)控制器在实际工业过程中难以满足控制要求的问题,将二次型性能指标引入到神经元的加权系数的调整中,并利用自学习功能构成了神经元自适应PID控制器.利用混沌优化算法和最速下降法结合起来的混合优化算法,对神经元自适应PID控制器的学习速率和神经元比例系数进行了优化.仿真实验和结果分析表明:该混合优化神经元自适应PID控制器具有很好的动态和静态性能,系统的稳定性和鲁棒性增强,学习参数选择的盲目性和对经验的高度依赖性降低.     

模糊PID复合控制算法的有效改进

分析当前模糊PID复合控制算法的控制特性及不足,提出优化改进的算法,即基于梯形隶属函数的模糊切换算法及仿人智能思想的在线调整算法,进而实现了自适应的模糊PID复合控制算法。通过实验研究,得到优化改进的模糊PID复合控制算法。该算法具有较好的稳定性、动态性、无静差等优点,其控制品质优于常规模糊PID复合控制算法,具有推广应用的价值。     

基于模糊控制的盐度计温控系统研究

为了满足电极式盐度计在测量海水实用盐度时对温度的高精度和高稳定性的要求,设计并验证了一种电极式盐度计恒温水槽的高精度控温系统.通过对恒温水槽温度的动态特性以及数学模型的分析,提出了代替常规PID控制的自适应模糊控制系统,着重阐述了温度控制系统的模糊控制算法,并对算法进行了优化改进,最后运用数学仿真软件对其进行仿真.通过对仿真结果的分析,得出温控系统运用自调整模糊控制算法的温控特性优于常规PID控制和常规模糊控制系统,温控系统的稳态误差和稳定性完全可以满足电极式盐度计对盐度进行温度修正时的要求.     

用于量子密钥分发的半导体激光器温控系统

由于量子密钥分发(quantum key distribution,QKD)系统对光源的稳定性要求极高,尤其是激光器发出光的波长和光强的稳定性,直接影响了系统的成码率。由此,针对分布反馈式(distributed feedback,DFB)激光器的温度特性,设计一种有效的温度控制系统。系统以 FPGA 为控制核心,采用增量式PID算法,对DFB激光器的工作温度进行实时监控。采用热电制冷控制芯片MAX8520作为半导体制冷器(thermoelectric cooler,TEC)的驱动芯片。利用集成于DFB激光器内部的负温度系数(negative temperature coefficient,NTC)热敏电阻构成温度采集模块,组成闭环负反馈结构。通过实验测试,温度控制精度可达±0.03 ℃,波长漂移可控制在0.01 nm以内。该温控系统具有电路体积小、效率高和可靠性高等特点,可为激光器提供稳定的温度控制,以保证QKD系统的光源波长的稳定性。     

无刷同步电动机智能励磁系统研究

针对同步电动机的非线性、参数时变及数学模型的复杂性,单纯的对励磁系统采用PID控制其响应速度慢,动态稳定性较差。提出了采用模糊PID控制,并引入辅助控制环节-偏差控制,通过建立基于MATLAB/Simulink同步电动机无刷励磁系统仿真模型,模拟了同步电动机在负载变化时的运行特性。仿真结果表明:与PID控制方法相比,在功率因数调节中获得了比较理想的动态和静态特性,优越性明显。该励磁系统已在武钢一热轧厂运行,效果良好。     

用于气体浓度检测的VCSELs温度控制电路设计

在利用可调谐半导体激光器吸收光谱（TDLAS）技术对气体浓度进行检测时,检测系统对激光器的温度稳定性要求较高。提出了一种基于max1978的VCSEL激光器自动温度控制（ATC）方案,建立了热电制冷器（TEC）的数学模型,对TEC的热惯性进行了测试,以热惯性测试结果为基础对比例积分微分控制（PID）电路参数进行了整定,设计出了具有较高控制性能的温度控制电路。电路采用闭环负反馈自动控制方案,采用PID电路产生控制信号,驱动TEC,实现了对VCSEL激光器工作温度的有效控制。实验测试结果表明,电路的温度控制精度达到+0.03℃,较好地实现了激光器工作温度稳定性的控制。     

基于自整定模糊PID算法的LD温度控制系统

为了使半导体激光器(LD)能够稳定工作, 设计并实现了一个高效的温度控制系统。该系统使用MSP430单片机作为处理器,负温度系数热敏电阻(NTC)作为温度传感器,半导体制冷器(TEC)作为执行元件。系统通过自整定模糊PID算法,采用闭环负反馈结构实现对LD温度的稳定控制。实验结果表明,该控制系统温度从21.9 ℃上升到目标温度25 ℃,建立稳态的时间为68 s,且温度可控制在250.05 ℃范围以内。工作94 s后,系统能够将温度控制在250.008 ℃范围以内。与常规PID控制系统相比,基于模糊PID算法的温度控制系统能够在没有人工干预的情况下自动调节系统的PID参数,使系统具有更好的动态性能。     

TEC 的高精度半导体激光器温控设计

热电制冷器（TEC）作为半导体激光器（LD）的制冷方案,具有体积小、易于控制等优点。但基于TEC 的制冷方案中TEC 的制冷功率和目标散热功率之间需要有良好地匹配关系,否则将会导致制冷不足或者导致功耗过大。根据LD 组件热负载匹配TEC 制冷功率,并通过比例-积分-微分（PID）控制方法实现温控参数的优化设计,实现了基于TEC 的LD 温度控制系统。经实验验证:该系统能够对LD 的工作温度实现控制范围为5℃~41℃、稳态误差小、控制精度为0.05℃的高精度、高稳定性控制,并在高精度的波长测试中得到了很好的应用。     

一种双极性高精度半导体激光器温度控制系统

温度是影响半导体激光器（LD）寿命和输出特性的重要因素之一。为保证LD输出稳定的激光模式和功率,采用以ADC和DAC集成的微处理器芯片C8051F350和具有双极性输出电流的TEC驱动芯片MAX1968为控制核心,以积分分离和变速积分增量式相结合的数字PID算法为运算程序的自动温度控制系统(ATC)控制TEC驱动电流的方向和大小,实现对LD的加热或制冷,使其工作在恒定温度。实验证明,应用该系统,LD在0℃～40℃环境温度范围内能很快稳定在设定温度,且其不确定度为±0.03℃。     

光纤耦合激光器驱动与控制技术研究

针对一种将多个半导体激光器(LD)芯片串联驱动,通过光纤耦合进行功率合成,构成光纤耦合高功率输出激光模块的特殊驱动要求,研发了小型化高效率激光电流源组件和小型化高效率半导体制冷(TEC)LD模块温度控制组件。组件工作温度范围为-45℃～55℃,实验证明达到了设计性能指标要求。建立了LD模块驱动电流源电路的数学模型,提出了LD模块电流源控制电路的数字化实现方法,并利用ADuC831单片机实现了数字化设计。给出了一种基于TEC的LD模块温度控制组件的结构,建立了简化、实用的温度控制系统数学模型,对TEC的性能系数ξ、控制端的热量Qc和TEC的工作电流I进行了寻优控制,减小了激光器输出波长随温度的漂移。     

Numerical analysis on heat transfer of laser diode module by equivalent electrical network method

Because it is complex and inconvenient to use the common temperature field calculating method and experiment method, for arialyzing heat transfer properties of laser diode module （LDM）, an equivalent electrical network method is presented in this paper. Simulation results show that the temperature stability is closely related to ambient temperature, heat sink, LDM current and TEC current. Ambient temperature and TEC controller are the dominant terms effecting on temperature control in practice,     

Thermal analysis of laser diode module by an equivalent electrical network method

Heat generation and dissipationin LDpackages with-out TEC have been investigated both analytically andexperi mentally[1-4].However,the thermal analysis ofLDMincorporated with a TEC has not yet been suffi-cientlyinvestigated.Afinite element methodtoanalyse…     

大功率半导体激光器高精度温控系统研究

为了减小温度对半导体激光器输出光波长和功率稳定性的影响,设计了由恒流模块驱动半导体制冷器,通过改变恒流模块的电流来控制半导体制冷器的制冷量,利用分段积分的比例-积分-微分控制算法,选择最优控制参量,实现大功率半导体激光器的精密温控系统。系统包括高精度测温电路、控制核心DSP F28335、半导体制冷器控制电路、人机交互及通信模块。在5℃~26℃环境下对系统进行测试,实现50W大功率半导体激光器的恒温控制,温控范围为15℃~45℃,温控精度达到0.02℃。结果表明,该系统温控范围广,控制精度高,满足大功率半导体激光器的温控要求。     

基于STM32的高精度温度控制系统设计

设计一种使用STM32单片机来控制半导体制冷器TEC实现高稳定度、高精度温度控制系统,整个温度控制系统主要包括:STM32单片机最小系统、温度控制模块、温度控制串口上位机、PID算法、TEC等。通过对温度控制模块进行改良,来降低开关损耗,提升电路的工作效率以及可靠性,同时将积分分离PID算法改进为变速积分PID算法,实现稳定、高精度的温度控制。     

热电制冷器的等效电路模拟与分析

作为半导体激光器组件的重要一部分，热电制冷器（TEC）工作特性的模拟对激光器组件的设计与优化有着重要的意义。根据实际器件的结构模型，建立了考虑各种影响因素所造成的附加热阻和接触电阻的数学模型，进而推导出TEC的等效电路模型。用SPICE进行了TEC各种特性的仿真和讨论，分析了环境温度、制冷功率、附加热阻、接触电阻、工作电流以及电流源等对TEC工作特性的影响。采用等效电路模拟对于TEC的设计、优化和应用控制是一种有效的方法。