面黑体辐射源温控系统的设计与实现

第ｌ０卷第５期　电　机　与　控　制　学　报　Ｖｏ１．１０　Ｎｏ．５　２００６年９月　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＭＡＣＨＩＮＥＳ　ＡＮＤ　ＣＯＮＴＲＯＬ　Ｓｅｐ．２００６　面黑体辐射源温控系统的设计与实现　张　宏　，　戴景民　（１．哈尔滨工业大学电气工程与自动化学院，黑龙江哈尔滨１５０００１；　２．哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院，黑龙江哈尔滨１５００８０）　摘要：针对用于红外成像系统校正的黑体辐射源，需要在较大的面积区域里具有稳定、均匀的温　度场，采用热管技术，ＰＩＣ１６Ｆ８７６微处理器和模糊ＰＩＤ开关切换控制算法，对这种面黑体标准辐射　源的温控系统进行了设计。给出了铂电阻测温电路、ＰＷＭ控制输出电路设计和利用Ｍａｔｌａｂ模糊　逻辑工具箱进行模糊控制器设计的过程，完成了ＣＣＳ　Ｃ编译器下的程序设计。仿真和实验结果表　明，此温控系统在较大的温度范围内具有响应快、精确度高、鲁棒性好的特点，解决了由于辐射源的　热惯性大，工作在近室温易受干扰所带来的问题。　关键词：模糊ＰＩｎ；黑体辐射源；红外校正；ＰＩＣ１６Ｆ８７６处理器　中图分类号：ＴＰ２７４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—４４９Ｘ（２００６）０５—０５２６—０５　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ａ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｂｌａｃｋｂｏｄｙ　ｒａｄｉａｎｔ　ｓｏｕｒｃｅ　ＺＨＡＮＧ　Ｈｏｎｇ　，ＤＡＩ　Ｊｉｎｇ．ｍｉｎ　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＥｌｅｃｔｉｒｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｈａｒｂｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ　１５０００１，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇ，Ｈａｒｂｉｎ　５００８０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｂｌａｃｋｂｏｄｙ　ｒａｄｉａｎｔ　ｓｏｕｒｃｅ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｉｍａｇｅ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｓ　ｓｔａｂｌｅ，ｃｏｎｓｉｓｔ—　ｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｆｉｅｌｄ　ｏｖｅｒ　ｌａｒｇｅ　ａｒｅａ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓａｔｉｓｆｙ　ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄ，ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｕｒ—　ｆａｃｅ　ｂｌａｃｋｂｏｄｙ　ｒａｄｉａｎｔ　ｓｏｕｒｃｅ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ　ｂｙ　ａｄｏｐｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｈｅａｔ　ｐｉｐｅ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｍｉｃｒｏ—　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　ＰＩＣ１６Ｆ８７６　ａｎｄ　ｆｕｚｚｙ—ＰＩｎ　ｓｗｉｔｃｈ　ｃｏｎｔｏｒｌ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｏｆ　ｐｌａｔｉｎｕｍ　ｒｅｓｉｓｔｏｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ＰＷＭ　ｏｕｔｐｕｔ　ｃｏｎ　ｔｒｏｌ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　Ｆｕｚｚｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｏｆ　Ｍａｔｌａｂ　Ｆｕｚｚｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｏｏｌ　ｂｏｘ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｃｏｍｐｉｌｉｎｇ　ｕｎｄｅｒ　ＣＣＳ　Ｃ　ｃｏｍｐｉｌｅｒ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅ—　ｓｕｉｔｓ　ｏｆ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｐｏｓｓｅｓｓｉｎｇ　ｆａｓｔ　ｒｅ—　ｓｐｏｎｓｅ，ｈｉｇｈ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｏｂｕｓｔ　ｏｖｅｒ　ｌａｒｇｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｃｏｐｅ　ｃａｎ　ｓａｔｉｓｆｙ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｏａｅｎｔ　ｏｆ　ｈｔｅ　ｒａｄｉａｎｔ　ｓｏｕｒｃｅ　ｗｈｉｃｈ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｂｒｏｕｇｈｔ　ｂｙ　ｌａｒｇｅ　ｈｅａｔ　ｉｎｅｒｔｉａ　ｏｆ　ｂｅｉｎｇ　ｅａｓｉｌｙ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｄ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ａｔ　ｎｅａｒ　ｅｎｖｉ—　ｒｏｎｍｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｆｕｚｚｙ—ＰＩＤ；ｂｌａｃｋｂｏｄｙ　ｒａｄｉａｎｔ　ｓｏｕｒｃｅ；ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ；ＰＩＣ１６Ｆ８７６　ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　１引吉Ｉ＝ｉ　喜　蓑　红外技术广泛应用于红外成像、红外探测器及　开口的黑体辐射源，不能满足高温情况下红外成像　其相关领域，对技术及装置的精确度、分辨率提出了　的要求。根据红外成像系统的最小温差分辨力　收稿日期：２００５—１２—１９；修订日期：２００６—０６—２２　作者简介：张宏（１９６２一），男，博士研究生，主要研究方向为红外技术、计算机测控；　戴景民（１９６３一），男．教授、博士生导师，主要研究方向为红外技术、计算机测控。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第５期　面黑体辐射源温控系统的设计与实现　５２７　ＭＲＴＤ（Ｍｉｎｉｍｕｍ　Ｒｅｓｏｌｖａｂｌｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）　灵敏度要求，辐射源应具备良好的均匀性、稳定性和　大辐射出度。许多发达国家如美国、英国和俄罗斯　纷纷开展多大口径面源黑体辐射源的研究。航天领　域需要一种新型的大口径面源黑体，用于军事红外　成像系统校正的高精确度、高稳定性的标准辐射源，　校准常温红外测温及军事红外热成像仪…，温度范　围５—９５℃，远红外８～１２ｔｘｍ波段。对于这样一个　具有非线性、大滞后、大惯性、时变性等特点的控制　对象，由于工作在近窒温，很难用数学方法建立精确　数学模型，用传统的控制理论和方法很难达到较好　控制效果　］。近年来，已有采用模糊控制、神经网　络和ＰＩＤ相互结合控制方法的研究　－４　。ＰＩＤ控制　具有响应快，精确度高等特点，但也存在自适应性、　鲁棒性差，易产生超调振荡的缺点。为了满足此辐　射源温度响应快和在线校正的要求，本文在此辐射　源的温控系统中采用Ｆｕｚｚｙ—ＰＩＤ开关切换型控制　方法，既保持模糊控制的灵活性，又具有ＰＩＤ控制精　确度高的特点　Ｊ。采用热管加热技术　和　ＰＩＣ１６Ｆ８７６微处理器作为温控系统处理芯片，其内　部ＡＤＣ和ＰＷＭ输出均为ｌＯ位，分辨率为１／１　０２４　能满足精确度要求。但ＰＩＣ单片机丰富的功能，内　部功能指令开关繁多，利用ＣＣＳ　ＰＩＣ　Ｃ编译器进行　软件设计，给系统开发带来了便利。　２热管温度控制系统设计　鉴于工质、管芯、管壳是热管设计的三要素，本　热管系统的工质可选择氨或丙酮，但由于辐射源的　材料为薄壁管材，基于安全性的因素，根据工质性　能，选择了庚烷。热管管芯为一层２００目（０．０４５～　０．０５０　ｍｌｎ）的不锈钢丝网作管芯，此管芯和庚烷是　相容的，并且毛细力大。管芯的主要作用是产生毛　细压差，把工质从冷凝段输送到蒸发段，此外还必须　能把液体分布到蒸发段上可能吸热的任何范围内。　管壳选择了１　Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢，其作用是把工质与　外界隔开。热管的工作原理是在外胆的腔体下部粘　贴有加热薄膜，上部为散热冷凝段，工质在加热段变　为蒸汽态，在冷凝段变为液态，通过管芯靠重力或管　芯的毛吸力回流到加热段，再次被加热成为蒸汽态，　这样反复循环使工质运动，达到传热的目的见图ｌ。　温度测控系统框图（见图２）包括显示、键盘、通　信电路，对热管黑体进行温度测量传感器放大接口　电路。Ｐｔｌ００铂电阻通过测温管，嵌入至辐射源底　部，将测得的温度信号按三线制传至温度控制器。　ＰＩＣ　ｌ　６Ｆ８７６的ＰＷＭ输出，通过转换电路，转换成　图１热管加热系统　Ｆｉｇ．１　Ｈｅａｔ　ｐｉｐｅ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｓｙ￣ｅｍ　图２温度测控系统原理图　Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　４—２０　ｍＡ输出，此电流输出通过驱动板（选用北京　西曼顿自动化研究所生产的ＰＡＣ１５Ｐ单相晶闸管移　相触发板）功率放大，驱动双向可控硅，控制负载电　热膜的加热功率，使电热膜加热，或启动制冷风扇，　将温度控制在设定的温度范围内。温度控制器通过　ＲＳ一２３２与ＰＣ机通讯，接受ＰＣ机发送的温控指　令，并将实测的温度数据上传给ＰＣ机。温度测量　电路见图３。由于其电阻随温度变化引起的电压变　化很微弱（当　为５　Ｖ时，小于０．２　ｍＶ／℃），为减　少、消除引线引起的误差干扰，保证ｉ贝０量的精确度，　必须采用三线制测量。选用ＡＤ６２０精密仪器放大　器，外接增益电阻Ｒ　与增益Ｇ的关系式为Ｒ：　＝　４９．４　ｋ　（Ｇ一１），满量程时，按１００℃推算，输出达　到５　Ｖ时，增益Ｇ为２５０，所以　应为２００　Ｑ。放大　器输出信号ＲＴ０，送至ＡＤ转换通道ＲＡ０实现测量。　￣Ｄ，　ｖ￣８－￣－ＡＤ６２２　０ＡＲ　Ｃｓ＋Ｒ：－　一　图３铂电阻温度测量电路　Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｏｆ　ｐｌａｔｉｎｕｍ　ｒｅｓｉｓｔｏｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｔｅｓｔ　由ＰＩＣ１６Ｆ８７６微处理器ｌ３引脚上的ＰＷＭ输　维普资讯 http://www.cqvip.com

５２８　电机与控制学报　第ｌ０卷　出，驱动控制电路见图４。通过运放ｕｌ、ｕ２构成　｛一６，一５，一４，一３，一２，一ｌ，０，１，２，３，４，５，６｝。设　Ｅ、Ｅ。和　的各自隶属函数均为高斯型隶属函数，　的电路转换成模拟电压信号，再由ｕ３构成的Ｖ／Ｉ　电路转换为４～２０　ｍＡ电流输出。此转换电路，由　于运放输入阻抗很高，反馈采样电阻尺　采到的电　流信号以电压的形式加到运放输入端，且极性与　输入相反，因此输出电流具有恒流作用，有很强的　驱动能力。设计中，应保证Ｒ　＝Ｒ　，Ｒ，＝Ｒ　且　Ｒ，》尺１６。运放输入电压　与转换电流，的关系　参数　＝０．８４９　３。模糊控制规则采用２ｌ条模糊条　件语句作为控制模糊判断基础，如其中第一条：ｉｆ　（Ｅ＝ＮＢ　ｏｒ　ＮＭ）ａｎｄ（Ｅｃ＝ＮＢ　ｏｒ　ＮＭ）ｔｈｅｎ　Ｕ＝ＰＢ。　对所建立的模糊变量，模糊控制规则，经过模糊　推理决策出输出控制变量　Ｊ。由于模糊规则是“Ａ　ａｎｄ　Ｂ　ｃ　（ｉ为第ｉ条模糊条件语句）”形式，因此，　为　Ｖ／Ｒ７　Ｒ１　５Ｉ／Ｒ１６。　图４　ＰＷＭ输出驱动控制电路　Ｆｉｇ．４　Ｔｈｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｏｆ　ＰＷＭ　ｏｕｔｐｕｔ　ｄｒｉｖｉｎｇ　３控制算法　在温控系统中往往具有大滞后、时变、非线性的　特点。其中有的参数未知或缓慢变化；有的存在滞　后和随机干扰；有的无法获得精确的数学模型。模　糊控制优点是不要求掌握受控对象的精确数学模　型，而根据控制决策表，决定控制量的大小。将模糊　控制与ＰＩＤ控制结合起来，扬长避短，即具有模糊控　制灵活而适应性强的优点，又具有ＰＩＤ控制精确度　高的特点。这种Ｆｕｚｚｙ—ＰＩＤ复合开关切换型控制器　特别适于热管黑体空腔的温控。其基本思想是在大　的误差范围内采用模糊控制，在小的误差范围内换　成ＰＩＤ控制。ＰＩＤ控制采用增量式算法　ｊ，由程序　控制采用周期】ｒ’，当确定比例系数　、积分时间常　数　、微分时间常数　，只要使用前后３次测量值　得到偏差，即可求出控制增量△　（　）。本文温度模　糊控制器结构采用二维模糊控制器　ｊ，即以实际温　度对设定温度的误差Ｅ及误差的变化Ｅ　作为模糊　控制系统的输入模糊变量，　为模糊控制系统输出　模糊变量。对Ｅ、Ｅ　和　进行状态描述的模糊集合　定义为｛负大，负中，负小，零，正小，正中，正大｝或　｛ＮＢ，ＮＭ，ＮＳ，Ｏ，ＰＳ，ＰＭ，ＰＢ｝，它们的论域均设为　推理结果Ｃ：为　ｃ　（　）＝　Ａ　（‰）八　口　（　）八　ｃ　（　）　（１）　式中八表示ｍｉｎ，　Ｙｏ为输入变量在其论域内的取　值。最终的结论Ｃ　是综合推理结果：　ｃ，（　）＝／ｚｃ，　（　）Ｖ　ｃ．１（　）Ｖ…Ｖ　ｃ，　（　）（２）　其中Ｖ表示ｍａｘ。把输出的推理结果经过去模糊化　（ｄｅｆｕｚｚｉｆｉｃａｔｉｏｎ）转换为精确量输出，采用ＭＩＮ·一　ＭＡＸ重心法，即Ｍａｍｄａｎｉ法，模糊集合ｃ　的重心可　计算为　／，　ｎ　。＝∑　。‘：１　，（　）　／（∑　。、‘：１　，（　））　（３）　对应每个输入变量Ｅ、Ｅ　的取值，按上述过程，　得到对应所有的输入Ｅ、Ｅ　论域上的取值，计算出　相应的输出　的精确值，得到对应输入Ｅ、Ｅ。和输　出　经过去模糊化的精确值表。将此表作为常量　表存人程序中。程序在运行中通过对温度测量值的　判断，得到Ｅ、Ｅ。的模糊化值，根据此表，可立即获　得控制输出值　，实现快速系统响应。由于需计算　１３×１３个数据，而每个数据，都需经过上述模糊推　理计算得出，计算量大，借助Ｍａｆｌａｂ软件中的模糊　逻辑工具箱¨　进行设计。　１）打开ＦＩＳ编辑器　此温度模糊控制系统为　二维系统，在Ｅｄｉｔ菜单中选ＦＩＳ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ项，将此　设为二输入，并命名为Ｅ、Ｅ　，输出设为　。　２）分别编辑Ｅ、Ｅ。和　的隶属函数　当选中　输入Ｅ，确定其论域范围［一６，６］，并对其中的模糊　子集　ＮＢ，ＮＭ，ＮＳ，ＺＯ，ＰＳ，ＰＭ，ＰＢ｝的隶属函数曲线　进行编辑，如设Ｎｓ为高斯型曲线，选ｇａｕｓｓｍｆ参数　为［０．８４９　３，一２］，见图５。对Ｅ。和　过程相同。　３）在Ｅｄｉｔ中选ｒｕｌｅｓ进行规则编辑，把此二　输入判断关系设成ａｎｄ，将所有模糊规则语句输入。　至此基本完成模糊控制器设计，通过Ｉ＇ｄｌｅ　ｖｉｅｗｅｒ（规　则观察器）观察，可形象地观察到对应各输入变量　的某一取值，确定输出变量值的推理、计算过程；通　过ｓｕＥ［ａｅｅ　ｖｉｅｗｅｒ可得到　随输入Ｅ、　变化的输出　曲面图。　４）输出查询表将其存盘，保存成文件，文件　维普资讯 http://www.cqvip.com

第５期　面黑体辐射源温控系统的设计与实现　５２９　名为ＴｅｍｐＣｔｌ。通过以下语句实现计算：　ａ＝ｒｅａｄｆｉｓ（’ＴｅｍｐＣｔｌ’）；　ｆ０ｒ　ｉ＝一６：６　ｆ０ｒ　ｉ＝一６：６　Ｕ（ｉ＋７，ｊ＋７）＝ｅｖａｌｆｉｓ（［ｉ，ｊ］，ａ）；　ｅｎｄ　ｅｎｄ　噻　｛｝｝｝　Ｅ　图５高斯隶属函数图　Ｆｉｇ．５　Ｇａｕｓｓｉａｎ　ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　４系统仿真与程序设计　传统ＰＩＤ控制的经验公式是基于一阶或二阶　传递函数模型提出的。在实际过程控制系统中，　如果不能物理地建立起系统的模型，可以由试验　提取相应的模型参数。利用Ｍａｔｌａｂ模糊工具箱仿　真，采用单位阶跃信号作为输人的模糊控制系统　如图６所示。　图６模糊控制仿真系统图　Ｆｉｇ．６　Ｆｕｚｚｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　在Ｍａｔｌａｂ下ＰＩＤ控制（Ｋ　＝０．８，　＝０．１８，Ｋｏ＝　０．９５）、模糊控制的阶跃响应仿真和实测曲线见图７。　ＰＩＣＩ６Ｆ８７６微处理器具有丰富的功能，但内部　功能指令开关繁多，给控制程序开发带来一定的困　难。采用ＰＩＣ处理器的ｃ编译器进行系统控制软　件设计，控制程序流程见图８。　控制输出常量表　［１３］［１３］，二维数组容量对　应Ｅ、Ｅ　论域，ＰＷＭ输出寄存器设定值范围为０～　１　０２３，因此，需对去模糊化查询表中的数值进行转　换。整个程序模块化设计结构清晰、简单。对各功　ｌＩ２　１．Ｏ　诞　Ｏ·８　、　＼　＼仿　模糊曲线　。一６　＼　＼实测模｝　钶ＰＩＤ曲线　ＯＩ４　Ｏ．２　｛　０　２５０　５００　７５０　１　０００　ｔ，ｓ　图７阶跃响应曲线　Ｆｉｇ．７　Ｃｕｒｖｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｅｐ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　图８控制程序流程　Ｆｉｇ．８　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｆｌｏｗ　ｃｈａｒｔ　能口设置后，可很灵活地进行程序设计。当测量值　与设定值之差大于误差限Ｅ。　（可通过调试确定），　系统按模糊控制进行，反之，按ＰＩＤ控制。模糊控制　时，Ｅ、Ｅ　其变量模糊化后，作为输出去模糊化数组　［１３］［１３］的下标变量。注意，Ｅ、Ｅ　的论域［一６，　６］，需转换为［０，１２］。如Ｅ＝一４，Ｅ　＝３时，对应　［２］［９］，ＰＷＭ输出执行ｓｅｔ—ｐｗｒｎｌ—ｄｕｔｙ（Ｕ［２］　［９］）即可。　５　结　语　１）将模糊控制与ＰＩＤ控制相结合，用于工作在　近室温的热管黑体空腔的温控，解决了系统温控受　大的惯性、和干扰影响，既具有模糊控制的鲁棒性，　又兼有ＰＩＤ控制高精确度的特点。实测响应表明模　糊控制与ＰＩＤ控制结合算法，系统响应快、稳定；　２）模糊控制中，各模糊变量Ｅ、Ｅ　和　的隶属　维普资讯 http://www.cqvip.com

５３０　电机与控制学报　第１Ｏ卷　函数均采用高斯型隶属函数，控制输出　随输入Ｅ、　ＨＩＴ　ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，２００４：１２８４—１２８８．　的变化平滑，冲击小；　［２］　李界家，付萍，马斌，等．模糊神经网络控制在电加热炉温度控　３）利用Ｍａｔｌａｂ提供的模糊控制工具箱设计模　制中的应用［Ｊ］．电气自动化，２００４，２６（４）：１５—１７．　糊控制器，简化了设计任务，减少了计算工作量；　［３］　汤红诚，李著信，王正涛，等．一种模糊ＰＩＤ控制系统［Ｊ］．电　机与控制学报，２００５。９（２），１３６—１３８．　４）软件开发在ＣＣＳ下ＰＩＣ　Ｃ编译器下进行设　［４］　高俊山，牟晓光，杨嘉祥．一种基于遗传算法和神经网络的ＰＩＤ　计，周期快、效率高。　控制［Ｊ］．电机与控制学报，２００４，８（２）：１０８—１１１．　此辐射源性能通过实验测试，经滤光镜将其辐　［５］　陶永华．新型ＰＩＤ控制及其应用（第２版）［Ｍ］．北京：机械工　射成为８～１２　ｔｘｍ远红外波段光线。经过碲镉　业出版社，２００２：１—２６，１０１—１４６．　［６］　ＨＩＬＬ　Ｋ　Ｄ，ＷＯＯＤＳ　Ｄ　Ｊ．Ｔｈｅ　ＮＲＣ　ｂｌａｃｋｂｏｄｙ－ｂａｓｅｄ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ　汞（ＨｇＣｄＴｅ）红外探测器进行温度扫描、斩波以及小　ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｆａｃｉｌｉｔｙ［Ｊ］．Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：Ｉｔｓ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　波变换去噪声处理，可获得此辐射源热成像图。扫　ａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｂｔｄｕｓｔｒｙ，２００３，（７）：６６９—６７４．　描直径１００　ｍｍ，温场均匀性≤±０．１０　ｏＣ，温场稳定　［７］　魏庆福．ＳＴＤ总线工业控制机的设计与应用［Ｍ］．北京：科学　性≤±０．１０　ｏＣ。对高温范围辐射源的温控，可通过　出版社，１９９１：２２８—２３０．　选用其他工质的热管或浸油式等加热系统实现。　［８］　盂安波，梁宏柱，傅闯．一种基于ＰＬＣ的新型城市交通路口二　维模糊控制器的研究［Ｊ］．电气自动化，２００４，２６（４）：８—１１．　［９］　李世勇．模糊控制、神经控制和智能控制论［Ｍ］．哈尔滨：哈　参考文献：　尔滨工业大学出版社。１９９８：２３—７３．　１Ｊ　１Ｊ　［１］ＺＨＡＮＧ　Ｈｏｎｇ，ＤＡＩ　Ｊｉｎｇｍｉｎ，ＬＵ　Ｊｉｎｇｈｕａ．Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｈｅａｔ　ｐｉｐｅ　［１０］　魏巍．Ｍａｔｌａｂ控制工具箱技术手册［Ｍ］．北京：国防出版社，　ｂｌａｃｋｂｏｄｙ　ｃａｖｉｔｙ　ｗｉｔｈ　ｌａｒｇｅ　ａｐｅｒｔｕｒｅ［Ｃ］．ＩＳＩＳＴ’２００４．Ｈａｒｂｉｎ：　２００４：２１２—２５４．　·＋··＋“　（上接第５２５页）　旋转速度，使用自适应控制方法对深度进行估计，实　（１０）：７２５－７３２．　现了视觉伺服控制及大范围内的渐近稳定。系统对　［４］　ＦＥＤＤＥＭＡ　Ｊ，ＭＩＴＣＨＥＬＬ　Ｏ．Ｖｉｓｉｏｎ—ｇｕｉｄｅｄ　ｓｅｒｖｏｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｆｅａｔｕｒｅ—　摄像机内参数具有很好的鲁棒性，仿真实例说明了　ｂａｓｅｄ　ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．Ｒｏｂｏｔ．Ａｕｔｏｍａｔ　该方法的有效性。使用文中的方法设计视觉伺服控　１９８９，５（１０）：６９１—７００．　ＨＡＳＨＩＭＯＴＯ　Ｋ，ＫＩＭＯＴＯ　Ｔ，ＥＢＩＮＥ　Ｔ，ｅｔ　ａ１．．Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ　制器，方法简单，易实现，对于低速及非直接驱动机　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｗｉｔｈｉｍａｇｅ　ｂａｓｅｄ　ｖｉｓｕａｌ　ｓｅｒｖｏｉｎｇ［Ｃ］．ＩｎＰｒｏｃ．ＩＥＥＥＩｎｔ　．　器人系统，具有实际应用价值。对于高速及直接驱　Ｃｏｎｆ．Ｒｏｂｏｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ．Ｓａｃｒａｍｅｎｔｏ，Ｃａｌｌｏｆｍｉａ．１９９１：　动机器人系统，有待进一步研究。　２２６７—２２７２．　ＭＡＬＩＳ　Ｅ，ＣＨＡＵＭＥＴＹＥ　Ｆ，ＢＯＵＤＥＴ　Ｓ．２　１／２一Ｄ　ｖｉｓｕａｌ　ｓｅｒｖｏｉｎｇ　参考文献：　［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．Ｒｏｂｏｔ．Ａｕｔｏａｍｔ．，１９９９，１５（４）：２３８－２５０．　［１］　ＳＥＴＨ　Ｈｕｔｃｈｉｎｓｏｎ，ＧＲＥＧＯＲＹ　Ｄ　Ｈａｇｅｒ，ＰＥＴＥＲ　Ｉ　Ｃｏｒｋｅ．Ａ　ｔｕｔｏ—　ＭＡＬＩＳ　Ｅ，ＣＨＡＵＭＥＴＦＥ　Ｆ．Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｔａ－　ｉｆｌａ　ｏｎ　ｖｉｓｕａｌ　ｓｅｒｖｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．Ｒｏｂｏｔ．Ａｕｔｏｍａｔ．，　ｂｉｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ａ　ｎｅｗ　ｃｌａｓｓ　ｏｆ　ｍｏｄｅｌ—·ｆｌｅｅ　ｖｉｓｕａｌ　ｓｅｒｖｏｉｎｇ　ｍｅｔｈ－·　１９９６，１２（１０）：６５１～６７０．　ｄｏｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．Ｒｏｂｏｔ．Ａｕｔｏａｍｔ．，２００２，１８（４）：１７６—　［２］　ＷＩＬＳＯＮ　Ｗ，ＨＵＬＬＳ　Ｃ，ＢＥＬＬ　Ｇ．Ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｅｎｄ—ｅｆｆｅｃｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｕ—　１８６．　ｓｉｎｇ　Ｃａｒｔｅｓｉａｎ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｖｉｓｕａｌ　ｓｅｒｖｏｉｎｇ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．　Ｒｏｂｏｔ．Ａｕｔｏｍａｔ．，１９９６，１２（１０）：６８４—６９６．　ＧＲＡＺＩＡＮＯ　Ｃｈｅｓｉ，ＡＮＴＯＮＩＯ　Ｖｉｃｉｎｏ．Ｖｉｓｕａｌ　ｓｅｒｖｏｉｎｇ　ｆｏｒ　ｌｒａｇｅ　［３］ＮＩＫＯＬＡＯＳ　Ｐ　Ｐａｐａｎｉｋｏｌｏｐｏｕｌｏｓ，ＢＲＡＤＬＥＹ　Ｊ　Ｎｅｌｓｏｎ，ＰＲＡＤＥＥＰ　ｃａｍｅｒａ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．Ｒｏｂｏｔ．Ａｕｔｏｍａｔ．，２００４，　Ｋ　Ｋｈｏｓｌａ．Ｓｉｘ　ｄｅｇｒｅｅ—ｏｆ　ｆｒｅｅｄｏｍ　ｈａｎｄ／ｅｙｅ　ｖｉｓｕａｌ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ａｎ—　２０（８）：７２４—７３５．　ｃｅｒｔａｉｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．Ｒｏｂｏｔ．Ａｕｔｏｍａｔ．，１９９５，１１　１Ｊ