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[硕士论文] 龚岚
控制工程 电子科技大学 2009(学位年度)
摘要:近几十年由于辐射计量水平的提高(从10-2到10-5),因而辐射计量学又成为光度计量学和辐射温标的基础。500K-1000K全辐照基准是辐射学的基础,作为量值传递的国家基准,它已广泛被用于军工和民用红外探测器及黑体(红外)辐射源的标定,传递全辐照度。该基准装置的完善和现代化将带动光度学和辐射温标的现代化,在此情况下,我们研制了铟凝固点黑体炉,在原来的基础上延伸了温度范围,完善了我国全辐照量值溯源体系,达到了基准量值复现拓展了量传范围的目的。
  论文根据课题要求,从技术的现状和理论基础方面,规划和设计整个系统结构。在铟凝固点黑体炉研制方面,我们采用了高纯铟(纯度为99.9999%),根据黑体空腔理论,增加空腔辐射面积,改善空腔内温度均匀性,提高腔壁材料发射率,采用了直径为0.5mm的镍烙电阻丝,根据焦耳-楞次定律,算出电阻丝绕圈密度及加温能量。对于电加热黑体炉这样具有较大的滞后性、非线性、时变性的控制对象,单纯的采用传统的PID控制或模糊控制都不会取得较好的效果,我们采用了传统PID控制和模糊控制结合的方式即:Fuzzy-PID控制,这样既能发挥模糊控制的鲁棒性好、动态响应好、上升时间快、超调小的特点,又具有PID控制器的动态跟踪品质和稳态精度。
  根据Fuzzy和PID控制特性,采用Fuzzy和PID复合控制。在动态过程中,采用Fuzzy控制,而当系统接近或处于稳态时,自动切换到 Fuzzy-PID控制。两者的转换根据事先给定的偏差范围自动实现。这样既能充分发挥 Fuzzy控制在动态控制中快速性好的优势,又能通过 PID的精细控制,使系统的稳定性能达到要求。在构建此类系统时,除Fuzzy器的合理设计外,PID控制器参数的整定也很重要。
  若采用固定的PID控制,一方面参数的整定本身就较麻烦,另一方面不能满足在不同偏差和偏差的变化率下,系统对PID参数的自整定要求,整个系统的适应性和鲁棒性将下降。
  在测量方面,采用了稳定性高,测量范围广,线性度好的铂电阻温度计,并对其进行电路设计,获得较高的精度和稳定性。
  根据实际情况,做出了相应的设计。然后对设计完毕的整个系统进行试验整理。对其纵向温场、重复性等特性进行分析,符合实验要求。再对该黑体辐射源进行了不确定度评定,评定结果符合设计的要求。
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