基于PID的空间精密温控研究-论文.pdf

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1、第24卷第8期计算机技术与发展V01．24No．82014年8月COMPUn1RTECHNOLOGYANDDEVELOPMENTAug．2014基于PID的空间精密温控研究杨政秋，李响，席隆(1．中国科学院空间应用工程与技术中心，北京100094；2．中国科学院大学，北京100190)摘要：为开展空间力学实验，文中介绍了一种基于DSP变PID算法的空间温度控制系统，应用于空间液桥模型。该方案利用DSPTMS320F2812作为微处理器，前端利用热电偶采集温度信号，经调理电路、AD转换后通过AD转换器自带SPI接口输入到DSP。DSP根据温度偏差值，运用PID算法控制PWM输出，PWM占空比直

2、接决定驱动温度执行机构工作的桥电路功率，从而实现温度的闭环控制。实验结果证明，该系统稳定性能好、控制精度高，在液桥实验需求范围内控温精度能达~J~0．03℃。关键词：温度控制；数字信号处理；变PID；PWM中图分类号：TP31文献标识码：A文章编号：1673—629X(2014)08—0143—04doi：10．3969／j．issn．1673—629X．2014．08．033ResearchonPreciseControlinSpaceTemperatureBasedonPIDYANGZheng—qiu，LIXiang，XILong(1．TechnologyandEngineeringCe

3、nterforSpaceUtilization，ChineseAcademyofSciences，Beijing100094，China；2．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China)Abstract：DescribeaspacetemperaturecontrolsystembasedonDSPforPIDalgorithminordertoearlyouttheexperimentofspatialme-chanics，usedinspaceliquidbridgeexperimentalmode1．Theprogr

4、amdrawsonTMS320F2812asamicroprocessor，thefront—endusesthermocoupletemperatureforsignalacquisition，afterconditioningcircuit，ADconversioninputtotheDSPbySPI．Accordingtothetem—peraturedeviation，DSPusesPIDalgorithmtocontrolPWM，andthePWMdutycycledirectlydeterminesthecircuitpowerofbridgedriverforthetemper

5、atureactuator，inordertoachieveclosed-looptemperaturecontro1．Experimentalresultsshowthatthesystemissta·ble，withhighcontrolprecision，thetemperaturecontrolprecisioncanreach±O．03。Cwithinthescopeofthedemandforliquidbridgeexperiment．Keywords：temperaturecontrol；DSP；variablePID；PWMO引言提出了精密温度控制需求。神州四号上完成的“微

6、重力液滴热毛细迁移实验”项目”验证了微重力环境中液滴或气泡的热毛细上桥面迁移现象会影响到空间微重力环境下的材料加工、晶体掺杂、热和流体管理、焊接及电泳等过程。所以研究空间微重力环境下的热毛细迁移对将来材料等方面的研究夯实基础至关重要，由此产生了液桥模型。如下桥面图1所示，两个同心圆盘之间充以液体，通过在流体两。端进行加热和制冷使流体内部产生不同的温度场(图1液桥模型表示下桥面温度，To+AT表示上桥面温度)，以研究微纵观空间应用系统的多个科学研究领域，温控研重力环境下空间流体力学特性，因此对空间实验装置收稿日期：2013—10—10修回日期：2014一O1—16网络出版时间：2014—05—

7、21基金项目：国家自然科学基金资助项目(11032011，10972224)；载人航天空间科学项目作者简介：杨政秋(1990一)，女，安徽泗县人，硕士生，研究方向为空间电子学；席隆，正高级工程师，硕士生导师，研究方向为空间电子技术。网络出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detaiL／61．1450．TP．20140525．1242．002．htm第8期杨政秋等：基于PID的空间精密温