多点温度控制模糊-PID控制FPGAVerilog阵列光收发模块硕士论文

阵列光收发模块温度控制系统的研究

光学工程， 2011， 硕士

【摘要】 随着光纤通信技术的飞速发展,光纤通信系统接口光收发模块应用越来越广泛,其工作性能和稳定性直接影响到整个光纤通信系统的性能。尤其是应用在机载光纤通道交换机的阵列光收发模块,恶劣的温度环境对其工作性能有很大的不良影响,因此对阵列光收发模块进行多点温度控制,使其在恶劣的温度环境下正常稳定的工作,有很强的实用价值。比例积分微分(PID)控制以其结构简单、可靠性高和鲁棒性好等优点,被广泛应用于自动控制系统。随着自动控制理论的发展,智能控制得到越来越广泛的研究和应用,将PID控制和模糊控制相结合,使系统既具有模糊控制适应性强、控制灵活的优点,又具有PID控制高精度的优点,对非线性、复杂控制系统具有良好的控制效果。本论文结合PID控制算法和模糊控制理论设计了PID控制器的参数整定规则,提出一种新型的基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)的参数自整定模糊-PID阵列光收发模块温度控制系统。系统的具体实现分为硬件设计和软件设计两部分。硬件方面,采用铂电阻和半导体制冷器作为温度传感器和温度控制器,根据器件特性设计了温度探测电路和温度控制电路,将数据采集转换和处理等所有功能模块集成在一块印制电路板(PCB)上,... 更多还原

【Abstract】 With high-speed development of optic fiber communication technology, the optical-transceivers used in optical fiber communication system interfaces is paid more attention because its working performance and stability have great influence on the whole system. For the array

optical-transceivers of airborne fiber channel switches, the harsh temperature environment would undermine its performance. Accordingly, multi-point temperature control is necessary for array optical-transceivers to work stably... 更多还原

【关键词】 多点温度控制； 模糊-PID控制； FPGA； Verilog； 阵列光收发模块；

【Key words】 multi-point temperature control； Fuzzy-PID control； FPGA； Verilog； array optical-transceivers； 摘要 4-5 Abstract 5 图形目录 9-12 表格目录 12-13 缩略字表 13-14 第一章 绪论 14-17

1.1 研究背景和研究意义 14-15

1.2 温度控制系统的发展态势及研究现状 15-16

1.3 研究内容和篇章结构 16-17 第二章 自动控制及控制算法理论基础 17-29 2.1 自动控制理论 17-18 2.1.1 开环控制系统 17 2.1.2 闭环控制系统 17-18 2.2 PID 控制理论 18-21

2.2.1 模拟PID 控制器 18-19 2.2.2 数字PID 控制器 19-21 2.3 模糊控制理论 21-27

2.3.1 模糊控制系统的结构 22-23 2.3.2 模糊控制器 23-27 2.4 模糊-PID 控制器 27-28 2.5 本章小结 28-29

第三章 系统的总体方案及硬件设计 29-44

3.1 阵列光收发模块温控系统方案的设计 29-30 3.2 温度探测电路设计 30-34 3.2.1 温度探测器的选择 30-31

3.2.2 零温度系数lmA 恒流源的设计 31-33 3.2.3 电压放大电路设计 33-34 3.3 温度控制电路设计 34-36 3.3.1 半导体制冷器 34-35 3.3.2 TEC 驱动电路设计 35-36

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