目录
第一章绪论 (1)
1.1引言 (1)
1.2课题研究背景及意义 (1)
1.3课题发展与研究现状 (2)
1.3.1面源黑体温度控制的发展现状 (2)
1.3.2自抗扰控制的研究进展与现状 (3)
1.4论文主要工作 (4)
第二章模型辨识与特性分析 (6)
2.1引言 (6)
2.2面源黑体简介 (6)
2.3温控品质要求 (7)
2.4面源黑体温控过程数学建模 (7)
2.4.1面源黑体温控过程原理 (7)
2.4.2模型参数辨识与分析 (9)
2.5本章小结 (11)
第三章温控方法研究 (12)
3.1引言 (12)
3.2 PID控制的基本原理及设计 (13)
3.2.1基于PID的面源黑体温度控制器设计 (13)
3.2.2仿真实验与结果分析 (14)
3.3非线性PID控制的基本原理及设计 (16)
3.3.1跟踪微分器（TD） (16)
3.3.2基于NPID的面源黑体温度控制器设计 (18)
3.3.3仿真实验与结果分析 (18)
3.4 ADRC的基本原理及设计 (21)
3.4.1扩张状态观测器(ESO) (21)
3.4.2 ADRC的线性化动态扰动补偿机制 (23)
3.4.3非线性误差反馈控制律（NLSEF） (24)
3.4.4 ADRC的稳定性分析 (24)
3.4.5基于ADRC的面源黑体温度控制器设计 (28)
3.4.6仿真实验与结果分析 (29)
3.5改进的ADRC算法（SEADRC）及设计 (32)
3.5.1对参数
b的改造 (32)
3.5.2基于扰动估计分离的ADRC算法（SEADRC）及设计 (33)
3.5.3仿真实验与结果分析 (34)
3.6本章小结 (35)
第四章温控系统设计 (37)
4.1引言 (37)
4.2温控系统的硬件设计 (37)
4.2.1硬件总体设计 (37)
4.2.2 Compact RIO控制器简介 (38)
4.2.3转换继电器（TE10A）简介 (39)
4.2.4薄膜加热器 (40)
4.2.5测温传感器与数据传输 (40)
4.3温控系统的软件设计 (42)
4.3.1软件总体设计 (42)
4.3.2 LabVIEW图形化编程软件简介 (42)
4.3.3离散数字化ADRC算法的软件实现 (44)
4.4本章小结 (47)
第五章实验过程与结果验证 (48)
5.1引言 (48)
5.2控制器的鲁棒性分析 (48)
5.3验证SEADRC的实际温控效果 (51)
5.4面源黑体温度的自抗扰控制 (54)
5.5本章小结 (58)
第六章总结与展望 (59)
6.1论文工作总结 (59)
6.2需要进一步开展的工作 (60)
参考文献 (61)
发表论文和科研情况说明 (65)
致谢 (66)
第一章绪论
第一章绪论
1.1引言
温度是表征物质状态的最基本参数之一。其测量与控制在各行各业的生产过程中都具有极其重要的作用。伴随着科学技术的发展，温度的测控品质要求也在不断的提高，在一些场合，温度的测控问题成为关键性问题。不管是在高精尖的国防军工领域，还是在普通民用工业领域，由于对产品质量和自动化程度提高的需要，也要求更高的温度测控水平[1]。温度的测量主要分为接触测温和非接触测温两种类型。接触测温可以得到物体的真实温度，但是由于被测物体的温场分布不均和温度传感器材料耐温上限的影响，因此其不能应用于超高温测量领域。非接触测温即辐射测温，它具有高灵敏度，快速响应，测温范围更广，以及不破坏被测物体温场分布等优点[2]。所以，在实际应用中对辐射测温的需求量越来越大。黑体辐射源是辐射测温溯源过程中的关键仪器，它不仅是标定红外测温仪器的标准器，而且也是辐射测温温区CIPM的关键对比用仪器，因而成为保存温标的仪器[3-4]。
在现代工业生产的过程中，自动化仪器和仪表是整个过程控制的运行中心和神经中枢[5]，而各类自动化控制方法是这些仪器和仪表的灵魂。对温度的控制是一个伴随非线性、时滞以及惯性的复杂过程，而目前在先进的控制理论不断发展的今天使用最多的仍然是传统的PID控制方法。PID控制由于算法简单、鲁棒性好和可靠性高等特点在现代工业过程控制中一直占据着统治地位。至今，在全世界的各种过程控制的应用中，PID 控制仍然占据90%以上[6-8]。虽然现代控制理论研究了很多完美的控制方法，但是很多方法在实际应用中很难实现，这样更加剧了控制理论与工程实际相脱离。因此，需要重新认识PID控制技术，对传统PID控制进行改造，从而探索其机理，克服其缺点，发扬其优点，找到更好的控制技术[9-12]。结合模糊控制、神经网络控制、遗传算法等控制方法的优点，人们提出了一系列人工智能PID控制方法，从而实现温度的智能控制[13-17]。目前比较常用的智能PID控制方法有模糊PID控制、专家PID控制、基于遗传算法的PID控制、基于神经网络的PID控制等。另外还有很多先进的控制方法不断出现，如模型预测控制、滑模控制、自适应控制等[18-20]，但是由于温度控制过程的特性使得这些方法还未能得到有效的应用。
1.2课题研究背景及意义
计量是指实现单位统一、量值传递准确可靠的活动，计量是一切科学的基础[21]。目