伺服转台温控箱温度控制系统,不同于一般的恒温设备,它有一定的特殊性。首先,伺服转台温控箱要与惯性仪表测试设备联结使用,这就要求它既能满足惯性仪表测试设备对其精度指标的要求,又不能影响惯性仪表测试设备的原有技术指标。其次,由于惯性仪表是一个高精度的测量仪器,温控箱内微小的温度变化,温度变化率可能会对被测试的惯性仪表参数造成影响。为此研究一种有效的高精度温度控制系统就具有重大意义。本文首先从热力学、自动控制原理出发,结合某型高精度伺服转台的实际项目要求对温控箱的机械结构部分进行了设计,并利用阶跃响应曲线法对温控箱数学模型进行了系统辨识。根据辨识出的数学模型,结合系统的指标要求,确定有效的控制规律,设计出合理的控制系统。其次,本文以PID控制算法为基础,针对系统时滞特性,引入Smith预估器。通过系统仿真比较,可以看出Smith预估器在解决系统时滞非线性和保证时滞系统的稳定性方面具有一定的优越性。为了适应被控对象的多变性,本文提出了一种在线自整定模糊PID控制器。它是由一个传统的PID控制器和一个Fuzzy自调整机构组成。Fuzzy自调整系统根据人工控制规则组织控制决策表,自动地在线整定PID参数,然后由该表决定控制量的大小。这种结构应用于各种被控对象,对不同的控制指标要求均能实现PID最佳调整,极大改善了控制效果。仿真研究表示,Fuzzy PID既有控制灵活、适应性强的优点,又具有PID控制精度高的特点。最后,本文利用80C196KC完成了温控箱系统的软硬件设计。硬件设计部分包括数字控制器的外围电路设计,接口电路设计,传感器的选择和检测电路设计等,软件主要包括上位机界面设计和下位控制机中断程序,同时为提高系统的可靠性,系统在设计时采取了一些抗干扰措施。经过对硬件电路和软件程序的设计和调试,不但确保了系统的可靠性,有效性,而且均能达到系统要求的精度及其它指标要求。