基于PID控制和遗传算法的半导体激光器温控系统*

徐娟娟， 陈 晨， 杨洪军(. 内蒙古大学 满洲里学院， 内蒙古 满洲里 0400； . 吉林大学 仪器科学与电气工程学院， 长春 3006)

基于PID控制和遗传算法的半导体激光器温控系统*

徐娟娟1， 陈 晨2， 杨洪军1
(1. 内蒙古大学 满洲里学院， 内蒙古 满洲里 021400； 2. 吉林大学 仪器科学与电气工程学院， 长春 130061)

为了实现半导体激光器温度的精确控制，设计了将PID控制与遗传算法相结合的高精度温度控制系统.该系统使用热敏电阻与光电二极管进行测量和反馈半导体激光器的温度值，并用热电制冷器作为温控执行器，构成了双闭环控制系统，提出了利用遗传算法在线优化PID参数的方法，根据实时测量偏差、控制器输出和上升时间构建函数作为待优化的性能指标，从而动态调整控制器的参数.结果表明，系统能够实现高精度的温度稳定控制，稳定度达到0.027%，温度偏差为0.002 ℃，控制效果优于传统的PID控制，具有较好的应用价值.

半导体激光器； 温度控制； 遗传算法； PID控制； 热敏电阻； 光电二极管； 双闭环控制系统； 优化

科学技术的发展使得半导体激光器的体积越来越小、质量越来越轻、工作效率越来越高，半导体激光器已经广泛应用在数字通信、医疗设备、工业和科研等重要领域.然而，半导体激光器对温度比较敏感，温度的变化会直接影响到它的电流、波长和输出功率[1-4]，为了使其能够正常工作，必须实现半导体激光器温度的精确控制[5-7].

国内外学者和研究机构都对这个问题开展了大量的研究工作[8-10].文献[3]设计了基于FPGA的激光器温控系统，控制参数以PWM信号的形式给出，再使用H桥将其转化为控制信号，温控精度高达0.03 ℃；……