粒子加速器作为一种精密仪器,广泛应用于化学、物理和生物等领域的科学研究。为了保障粒子加速器能够达到理想的工作状态,需对其周围工作环境相关指标进行控制,首先需要保证的就是粒子加速器工作环境的温度。本文主要研究粒子加速器工作环境温度的控制问题。由于温度控制系统的时间迟滞性、大惯性和参数非线性等自身特性,常规的PID温度控制方法很难达到其对温度控制精度的要求。为了达到更好的控制效果和更高的控制精度,本文采用了传统PID控制和模糊控制相结合的控制方法。模糊控制是一种基于模糊数学的基本理论和思想方法的一种控制方法,是一种基于规则的、不需要对控制对象建立精确数学模型的控制方法。目前,模糊控制已经广泛应用于家用电器产品、智能仪器仪表和复杂智能控制系统等生产和生活的各个方面。本文将传统PID与模糊控制方法相结合,研究设计出了一个基于STM32F103ZET6芯片的模糊PID粒子加速器温度控制系统。本文所设计的温度控制系统主要有硬件和软件两部分组成。硬件电路核心器件CPU采用低功耗、高效率和高性价比的STM32F103ZET6芯片,并设计了系统的温度检测电路、电源电路、JTAG调试接口电路及数据通信电路。温度控制部分采用PWM输出信号控制驱动H桥方法,实现了半导体制冷片的有效控制。系统软件部分包括在Keil u Vision5环境下用C++语言对STM32F103ZET6芯片进行下位机程序的编写,实现系统初始化、温度检测、PWM温控信号输出和串口通信等功能。软件还包括在Visual Studio环境下开发的上位机界面,该界面主要负责实现人机交流,并完成实时显示系统工作状态、当前温度、绘制温度时间变化曲线和设定温度值等功能。本文针对粒子加速器温度控制系统的工作要求设计了该控制系统硬件和软件,研究了模糊PID控制算法,并在所搭建的实物系统上进行的实验验证。为了更好地、有效地控制好该温度控制系统,本文利用MATLAB中Simulink环境对该温度控制系统进行了仿真,仿真分析模糊PID控制方法的控制效果并将仿真结果用于指导实物控制系统的调试。实验结果表明所设计的模糊PID温度控制系统控制效果理想、控制精度高,满足粒子加速器工作温度的控制要求。