基于神经网络预测的无反馈TEC控温系统设计

发布时间：2023-03-04 10:02

　　在激光工业或者科学研究中,为了使激光器、光电探测器或者一些大功率半导体器件在恒温条件下长时间运行,避免其过热发生损坏,这就要求必须通过某种方式将其温度控制在一个合适的范围内。随着半导体技术的飞速发展,出现了热电半导体制冷装置,即半导体制冷片(TEC),半导体制冷片控温效率较高,热惯性小,方便控制,其输入电流的流向能决定其制冷或者加热,工作时没有噪声,并且不需要制冷剂。TEC的这种特性使得它非常适合给需要恒定在某一个温度范围内工作的器件做恒温控制。本文在分析国内外市场上的相关的半导体制冷器驱动装置的基础上,对现有电路系统的性能和控制算法进行拓展升级,使其更加灵活和可靠。硬件部分采用德州仪器C2000系列数字信号控制器产生多路高精度PWM信号控制两路双相交错并联同步整流降压电路驱动半导体制冷器加热或制冷。在软件上,使用抗饱和积分与积分分离的PID算法控制策略,在对目标器件进行恒温控制时能保证温度控制没有过冲或者振荡。在实际工作过程中,驱动器为了获取被控温器件的温度,需要被控器件与温度传感器紧密耦合,但是由于强电磁干扰、机械安装或者器件质量问题,传感器存在开路的风险。如果开路,将导致被控温器...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 选题背景及研究的目的和意义
        1.1.1 半导体制冷片
        1.1.2 半导体制冷片驱动器
        1.1.3 研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本课题主要研究内容
第2章 系统总体设计与仿真
    2.1 系统总体框图
    2.2 闭环算法与主功率拓扑仿真分析
        2.2.1 抗积分饱和与积分分离PID
        2.2.2 双相交错同步整流降压拓扑
    2.3 径向基神经网络与BP神经网络对比仿真
        2.3.1 BP神经网络基本原理简介
        2.3.2 径向基神经网络基本原理简介
        2.3.3 广义化径向基神经网络简介
        2.3.4 BP神经网络与径向基神经网络的性能对比
    2.4 本章小结
第3章 硬件电路设计
    3.1 主板硬件系统设计
        3.1.1 主板硬件原理图设计
        3.1.2 主板硬件PCB设计
    3.2 数控板硬件系统设计
        3.2.1 数控板硬件原理图设计
        3.2.2 数控板硬件PCB设计
    3.3 高精度电压电流采集系统设计
        3.3.1 高精度电压电流采集系统原理图设计
        3.3.2 高精度电压电流采集系统PCB设计
    3.4 温度采集系统设计
        3.4.1 温度采集系统原理图设计
        3.4.2 温度采集系统PCB设计
    3.5 本章小结
第4章 数控双相交错并联同步整流降压变换器实现
    4.1 电压模式控制与数控软件实现
        4.1.1 电压模式控制模型
        4.1.2 电压模式控制的数字PID实现
    4.2 数控均流方法与软件实现
        4.2.1 相间主从强迫均流法
        4.2.2 相间主从强迫均流法软件实现
        4.2.3 相间主从强迫均流测试
    4.3 数控恒温实现
    4.4 本章小结
第5章 基于神经网络的传感器校正拟合以及预测实现
    5.1 MLX90614红外非接触测量与PT100接触测量数据对比
        5.1.1 MLX90614测温数据分析
        5.1.2 PT100测温数据分析
    5.2 使用RBF神经网络进行非接触测温校正仿真分析
    5.3 基于RBF神经网络的温度预测实现
    5.4 本章小结
第6章 系统综合指标实现与测试
    6.1 整机硬件系统
    6.2 主功率拓扑性能测试
    6.3 PT100传感器控温性能测试
    6.4 非接触反馈与无反馈控温性能测试
        6.4.1 基于MATLAB GUI的控温上位机软件
        6.4.2 使用MLX90614校正数据恒温测试
        6.4.3 使用RBF神经网络预测数据无反馈恒温测试
    6.5 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
附录 A 相关程序代码
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢



本文编号：3754076