针对现有10 kW高功率工业微波炉，采用继电器作为控制执行器，在使用传统控制方法加热时，温度存在较大超调和明显振荡，系统温度稳定性较低，为解决上述问题将反向传播神经网络PID（BPNNPID）控制引入到该装置微波加热温度控制中，并以自来水为加热对象进行仿真对比与实验验证。首先，利用现有输入输出实验数据，建立工业微波炉温度控制模型；其次，运用MATLAB/SIMULINK搭建高功率工业微波炉温度控制系统并进行仿真对比实验；最后，实验验证BPNNPID控制方法在加热5 kg自来水时工业微波炉的温度控制性能，实验结果表明，较常规PID、模糊PID控制，该方法在微波加热过程中对媒质温度控制超调更小且未发生明显温度振荡，有效改善了高功率工业微波炉工作时的系统温度稳定性，有助于提高产品质量和安全性能。

光纤陀螺工作温度的提升主要受制于光路系统，通过控制方案的优化可以提高光纤陀螺的工作温度。通过对光纤陀螺光路系统进行理论分析，提出了基于动态温控的光纤陀螺控制方案，通过试验验证了该方案的改进效果。光纤陀螺采用动态温度控制方案，一方面能够降低高温工作时的功耗，提高高温工作温度；另一方面可以降低光纤陀螺标度因数由于温度波动而引起的变化。

2.5 m大视场高分辨率望远镜消光筒会接收来自主焦点处的热辐射，加热镜筒内空气，产生随机湍流，降低视宁度，影响望远镜成像质量。为解决这一问题，满足2.5 m望远镜温控指标要求，设计Smith自抗扰控制器(ADRC-Smith)，利用自抗扰控制结合Smith预估算法实现对消光筒壁面温度的精确控制。首先，建立消光筒温控系统模型，给出ADRC-Smith控制器的结构和调参方法；其次，对消光筒温控系统进行仿真，分析控制器的可行性；最后，搭建消光筒温控系统，实验验证控制器的实用性。实验结果表明，ADRC-Smith控制器可以将消光筒壁面温度控制在环境温度2 ℃内，对应的响应时间和稳定时间分别约为59 s和173 s，跟随误差约为0.14 ℃。研究表明，ADRC-Smith控制器可以提高2.5 m大视场高分辨率望远镜消光筒温控系统的性能。

半导体激光器的中心波长及输出功率极易受到驱动电流和工作温度的影响，为了获得精确稳定可靠的检测结果，设计了一种基于STM32的中低功率半导体激光器驱动电源和温控系统。所设计驱动电源采用深度负反馈电路，与比例积分微分算法构成双闭环功率控制。采用H桥驱动芯片控制半导体制冷片对半导体激光器温度进行精确控制。实验结果表明，所设计的驱动电流稳定性极好，稳定度在0.3％左右，精度为0.86％；温度调节速度快，长时工作温度控制精度为±0.03 ℃，稳定度可达0.18％；激光器的输出功率稳定性在±2 mW内；激光器的中心波长波动范围为0.007 5 nm，能满足激光器的工作要求。

对于高灵敏原子磁力计极弱磁测量，激光温度的精确稳定控制是一项必不可少的工作。激光温度不稳定会导致激光波长波动和漂移，从而降低原子磁力计的灵敏度。为了降低激光器温度波动对原子磁力计的影响，本文设计并实现了一个基于ADN8834温度控制芯片的高精度DBR激光器自动温度控制系统。首先，基于ADN8834和高精度模/数转换芯片LTC2377设计了温度反馈电路，成功采集到了与温度对应的模拟电压信号并将其转换为数字信号送入FPGA。然后，在FPGA中实现了增量式数字PID算法，自动计算温度控制信号。最后，设计了数/模转换电路将该温度控制信号转换为模拟信号传递给ADN8834，ADN8834输出加热或冷却信号来控制半导体热电制冷器，从而实现闭环温度自动控制。实验结果表明，当目标温度分别设定在20，25，30 ℃时，该温度自动控制系统的温度稳定性均在±0.005 ℃，测试DBR激光器输出波长稳定性范围为±2 pm。该激光器自动温度控制系统温度稳定性高，且操作方便，设计灵活，基本满足原子磁力计系统对激光温度控制器的要求。

由于红外热释电探测器在低温环境下易发生温度漂移，导致非分散红外（NDIR）二氧化碳（CO₂）农业火灾检测仪受低温影响较大。针对上述问题，本文设计了一种应用于-40 ℃低温环境的探测器温度控制系统。给出了NDIR农业火灾检测仪的原理，探究了热释电探测器温度漂移现象，在此基础上，设计了以STM32F103为核心的温度控制系统。将温度控制系统集成于火灾检测仪中，在-40 ℃环境温度下，将探测器温度从20 ℃起始温度控温，稳定在21 ℃的响应时间为16 s，温度波动的1σ值为0.012 6 ℃，响应时间和稳定性均满足低温环境下的控温需求。在控温条件下，对传感器进行了标定，将气体标定实验得到的吸收通道与参考通道电压信号的一次谐波幅值比和标准气体浓度值进行指数拟合，拟合优度达到了99.852%。利用纯氮气（N₂）样品，对检测仪进行了25 min的稳定性测试，测得的浓度波动范围为-28.128 76×10^-6~27.240 5×10^-6。引入Allan方差进行评估，当积分时间为0.25 s时，检测下限为1.213 01×10^-6；当积分时间为114.75 s时，理论上系统的检测下限可达到4.822 5×10^-7。实验结果表明，该温度控制系统可以保证火灾检测仪在低温环境下的正常工作。

作为红外标准光源，要求30 ℃～420 ℃黑体能快速升温到设定温度点，并保持温度稳定。针对其升降温功率差别大、滞后大等特点，用开关控制冲击响应自整定方法，得到黑体温升超调量、最大升降温速率等参数，采用复合智能温控策略，实现了30 ℃～420 ℃黑体温升前期快，接近设置温度时改以渐进方式达到并稳定在设定温度点。实验结果表明，实现了30 ℃～420 ℃黑体无超调地到达设定温度点，且稳定性为±0.03 ℃/min，该指标达到了国际同类产品水平。