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题名	半导体制冷器的控制模型及其温度控制方法研究
作者	宋绍京
答辩日期	2005-01-25
文献子类	博士
授予单位	中国科学院研究生院
导师	薛永祺
关键词	半导体制冷器 Pid控制 模糊自适应pid控制 神经网络自适应pid控制
学位专业	物理电子学
英文摘要	机载成像光谱仪的热辐射参考源主要采用半导体制冷器来稳定温度，因为工作条件复杂，半导体制冷器要想维持在恒定的温度，不随环境温度和热端温度的变化而变化，需要有良好的控制技术。通过研究表明其温度控制不仅仅只是依靠半导体致冷模块的非线性动态特性，热沉和冷端负载的热动态特性对半导体致冷器施加了不可忽略的影响，在本文中，利用小信号线性化方法推导出基于半导体致冷器的热辐射参考源的线性动态模型，该控制模型随着工作条件的变化而变化。利用空间分析法分析了电流传递函数对系统稳定性的影响，并用李雅普诺夫稳定判据判定系统是稳定的，经阶跃响应仿真表明，系统非周期地趋于稳态输出。以推导的数学模型为基础，既考虑验证系统模型的正确性和控制算法的控制性能，又面向工程实际需要，寻求系统的最佳控制算法，选用TI公司的TMS320VC5471（双CPU DSP+ARM）作为系统的控制核心，设计及实现了对热辐射参考源的温度控制电路系统，在该温度控制系统中把DSP子系统作为基本的运算单元，用于复杂控制算法的实现；而ARM子系统具有性能灵活的指令系统，从而在该温度控制系统中把其作为人机接口控制单元，用于系统管理和各个模块的控制与调度；以脉宽调制技术和H型功率驱动电路来实现对半导体致冷器的加热或致冷控制，在本文中，探讨并测试了常规数字PID控制器、模糊PID控制器和神经网络自适应PID控制器对半导体致冷器的温度控制性能效果。本文第一章论述研究半导体致冷器温度控制在遥感辐射定标中的意义；第二章，设计及实现了用于半导体致冷器温度控制的测试系统；第三章推导了半导体致冷器的系统动态模型并分析其稳定性；第四章设计实现了数字PID控制器并测试了其控制性能；第五章设计实现了模糊自适应PID控制器并测试了其控制性能；第六章设计实现了神经网络自适应PID控制器并测试了其控制性能。
学科主题	红外系统与元部件
公开日期	2012-07-11
内容类型	学位论文
源URL	[http://202.127.1.142/handle/181331/4236]
专题	上海技术物理研究所_上海技物所
推荐引用方式 GB/T 7714	宋绍京. 半导体制冷器的控制模型及其温度控制方法研究[D]. 中国科学院研究生院. 2005.

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