半导体激光器 TEC 温控实验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.TEC-10A 利用 PID 模糊控制网络设计了温控系统,控制精度达到 0.0625,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 TEC-10A 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。TEC-10A 使用上位机软件，获得数据如下:图 1 目标温度设定为 60 度的加热曲线图TEC-10A 模糊自适应 PID 算法比传统 PID 算法具有更小的温度过冲和更高的控温精度，精度为0.0625 ，达到稳定的时间小于 70s。TEC-10A 的“模糊控制理论”是由美国加利福尼亚大学教授 L.A.Zadeh 于 1965 年首先提出的，至今只有 40 余年的时间，它属于智能控制的范畴。那么到底什么是模糊控制？其实模糊控制是一种被精确定义的特殊的非线性控制，它利用类似人类的启发式知识对系统进行控制。模糊控制的基本原理框图如下图所示。图 2 模糊算法首先建立模糊规则根据上面的输入量的模糊化，确定了误差及误差变化的模糊集合，下面将建立模糊规则。模糊控制规则主要有两种形式：一种是经验归纳法，一种是采用数学的推理合成法。经验归纳法是根据操作者对控制经验的整理、加工而形成的控制规则，虽然具有主观臆断，但其中必须经过对客观事实的合理归纳而形成。下面的表就是根据经验归纳法总结的模糊控制规则表。下面是一些简单的一维和二维控制形式：“如果 A，那么 B” （IfAThen B） ；例如，如果激光器的温度很高，那么快速降温。“如果 A，那么 B，否则 C” （If A Then B Else C） ；例如，如果激光器温度很低，那么快速加热，否则缓慢加热。“如果 A 且 B，那么 C”（If A And B Then C） 。例，如果激光器温度很高且温度下降很慢，那么快速加热。在实际操作中第三种形式较常见， “A”为偏差 e， “B”为偏差变化量 Ec。TEC-10A 的尺寸也是比较小的，如下图所示：图 3 TEC-10A 具有较小尺寸TEC-10A 是一款高功率密度的 TEC 温度控制器，额定工作负载 5A，峰值电流可达 10A。此温度控制器可以连接专用调试器来进行参数的调节，参数调节完毕并保存后，撤去调试器，此温度控制器仍可以独立工作。可以通过专用 RS232 调试线和电脑进行通讯，以进行参数设置和温度监视，以及进行温度程控，是半导体激光器控温的好伴侣，