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概述

许多热电制冷器(TEC)控制器采用PI或PID(比例、积分、微分)环路实现温度控制。虽然这些环路可以提供精密的温度控制，但却要求适当的P（比例）、I（积分）、D（微分）值。在很多情况下，这些P（比例）、I（积分）、D（微分）值是通过试验和误差来确定的，不仅耗时、有难度，而且所需时间可能比温度设置时间还要长。在生产测试环境中，如果必须在常规基础上对几个温度设定点或几个不同器件进行评估，那么，这将难上加难。

什么是自动调谐算法[1]？

2510-AT型自动调谐温度控制源表[2]温度控制环路采用自动调谐方法，可以自动确定热电制冷器器件的P（比例）、I（积分）、D（微分）的恰当值。对于每个期望的系统设定点，都将履行一次自动调谐过程。2510-AT自动调谐算法[3]将电压阶跃函数用于热电制冷器或珀耳帖效应器件。然后，抽取来自系统温度相应的信息，并用于改进的Ziegler-Nichols调谐技术，提供两个PID系数集合。一个集合是为最小温度超调量而优化，另一个集合为最小设定时间而优化。可以根据测试要求或器件限制，从两个集合中选择使用。如果需要的话，对系统响应进行微调时，还可以把这些数字用作起始点。

2510-AT型自动调谐温度控制源表的自动调谐算法假设：在珀尔帖电压下，系统对阶跃函数的响应是温度以指数形式上升：

Tsystem^{= T}initial ，t ＜ t_Lag

Tsystem^{= T}initial^{+ T}step (1–e^{–(t–tLag)/Tau})，t≥t_Lag

可以绘制成以下图形：

图1 Ziegler-Nichols调谐算法的温阶

在这种情况下，温阶表现为正数，但它可能是一个负的阶跃。对于大部分热电制冷器(珀尔帖)激光二极管和夹具来说，指数响应是常见的。不同数学模型的温度响应将对故障（或者不可预知的结果）进行自动调谐。一旦从电压阶跃响应中的采样数据中提取t_Lag和T_au时间，就可以计算出调谐常数。