目前,准分子激光器(Excimer laser)已广泛应用于科研、微加工、医用等领域。准分子激光器工作时,放电腔内会产生大量热量,从而会使腔体温度过高,进而影响到激光的能量稳定性及其他工作参数,因此需要对激光器腔体的温度进行控制,确保激光器运行在最佳工作温度状态,如KrF准分子激光器最佳工作温度为50℃左右；ArF准分子激光器最佳工作温度为60℃C左右。本论文以ArF准分子激光器腔体温度为研究对象,采用铂电阻温度传感器Pt100采集温度,以德国Burket公司生产的比例阀为执行元件,设计了一款以MC9S12XS128为核心控制器的温度控制系统,其具有体积小、接口多、控温精度高、易于调试等特点。系统由三大部分组成：温度测量单元、控制器模块、水冷模块。论文首先介绍了温度测量和控制的发展现状,接着给出了系统控制方案,并研究与设计了系统的硬件和软件,重点阐述了增量式PID算法、改进增量式PID算法、智能PID算法的原理,并通过仿真和实验,比较了三种算法下的温度控制效果。实验证明：三种算法皆能实现对温度的控制,可使温控精度达到±0.2℃；且智能PID算法控制下,系统调节时间较短,超调最小,在激光器重频改变时仍能够在较长时间内保持良好的稳定性。最后,通过观察实验结果,发现系统具有延时特性,因而研究了Smith预估控制,并进行了理论仿真。仿真结果表明Smith预估控制可以有效改善系统的稳定和动态性能。