激光与红外

作者：李丹，付国帅

单位：1.郑州工业应用技术学院 信息工程学院，河南 郑州 451150；2.河南理工大学 鹤壁工程技术学院，河南 鹤壁 458030；

关键词：半导体激光器;温度控制;改进粒子群算法;模糊PID控制

基金：教育部产学合作协同育人项目（No.230705384254049）；教育部供需对接就业育人项目（No.2023122151963）；河南理工大学鹤壁工程技术学院2024年度自然科学项目（No.2024ZRYB017）；教育教学改革研究与实践项目（No.2024JGYB004）资助。

由于在控制过程中难以精确描述半导体激光器的热传递特性，导致参数整定存在较大盲目性，而半导体激光器的热动态具有强非线性和时变特性，PID控制在处理这种非线性和时变特性系统时，难以适应这些变化，导致温度控制效果不佳。因此，为提高半导体激光器温度控制效果，提出融入改进PSO算法的半导体激光器温度模糊PID控制研究。采用复频域分析法构建半导体激光器热传递函数，减少参数整定盲目性；然后根据热传递函数对应的增益来确定初始PID参数，并通过模糊算法来获得PID参数调整量，以动态调整PID参数，从而更好地适应半导体激光器的非线性特性，实现半导体激光器温度模糊PID控制；为进一步提升半导体激光器温度控制的精度，将改进粒子群优化算法加入到模糊PID控制中，对模糊输入输出增益参数展开进一步优化，以使模糊PID适应不同工况变化。由此经优化后的模糊PID控制，获得控制量，以输入半导体激光器的温度控制装置中，实现对温度的控制。实验结果表明：该方法确定的PID参数有效提高了控制响应性能，稳态误差趋近于0，最大超调量不超过9，平均上升时间为119s，验证了所提方法具有较高的控制精度和稳定性。

来源：2026年第3期

《激光与红外》期刊编辑部

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