中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为了降低探测器的噪声与暗电流，使光谱仪的CMOS探测器能获得更准确的光谱曲线，设计了探测器温度控制系统。本系统核心采用基于现场可编程逻辑门阵列（FPGA）的增量式比例-积分-微分（PID）控制算法。在传统控制算法的基础上，增加了抗积分饱和控制，并且在PID算法的前端增加了对目标值的过渡过程。该系统在实现探测器温度变化速率可控的同时，也解决了超调过大的问题。多次整机环境实验结果表明：在轨环境温度条件下，40 °C温差范围内该系统可以控制探测器以指定温变速率（4.5±0.05） °C/min达到任意温度；并且可在该温度下稳定工作；温度变化范围为±0.1 °C。相比于传统模拟PID控制方法，其具有灵活度高，稳定性强等优点。当制冷到−10 °C时，探测器的噪声得到了有效抑制。
增量式PID算法 抗积分饱和 输入过渡过程 噪声 incremental PID anti-integral saturation input transition process noise
中国科学院 光电技术研究所，四川 成都 610209
为了给光电跟踪系统提供高性能的伺服控制，基于传统的PI控制器原理，结合变结构的思想，设计了一种变结构PI控制器(VSPI)。介绍了该控制器的工作原理并讨论了设计参数的选择。基于某型号光电跟踪系统，分别对采用了VSPI、抗积分饱和PI控制器(AWPI)和积分分离PI控制器(ISPI)作为位置回路控制器的伺服控制系统进行了仿真和实验。实验结果表明，采用了VSPI的光电跟踪系统基本无超调，上升时间为0.378 s，稳定时间为0.488 s，跟踪精度为1.26″。该系统结构简单，能实现嵌入式实时控制；与其他两种控制器相比综合性能更好，完全满足光电跟踪系统精度高、响应快的要求。
光电跟踪系统 变结构 PI控制器 抗积分饱和 积分分离 伺服控制 photoelectronic tracking system variable-structure PI controller anti-windup integral separation servo control
