2．3 控制执行电路
    对于样品的控温，需要较大的功率，因此涉及对高电流及高电压的精确控制，这是该系统的设计重点之一。系统的加热与制冷采用不同的机制来实现，实现了高精度的电压电流控制。加热电路采用全隔离单相交流调压模块。全隔离单相交流调压模块是集同步变压器、相位检测电路、移相触发电路和输出可控硅于一体，当改变控制电压的大小，就可改变输出可控硅的触发相角，实现单相交流电的调压。由中心处理器输入0～10 V直流控制信号，输出0～220 V可调交流电压，驱动加热丝进行加热。该系统采用PwM脉冲对半导体致冷片Peltier进行控制，通过调节脉冲的占空比来控制制冷的程度。制冷电路通过PwM控制积分电路的充电以及放电，当PwM脉冲为低电平时，MOS管导通，电容开始充电，电流经Peltier及电感流到地；当PwM脉冲为高电平时，MOS管截止，由于电流突变，电感产生较大的电动势，这时电流呈线性下降的趋势，通过控制MOS管的导通和截止，就能形成与脉冲的占空比有关的电流，以驱动致冷片Peltier进行制冷。电路中的电感与电容组成的电感电容滤波器在这里有2个功能：一是减少PwM驱动造成的电磁干扰；二是滤波使得较为稳定的电压输出提升了Peltier的制冷性能。系统还接有风扇，直接对场效应管进行散热。系统的PWM积分电路如图4所示。

2．4 电压测量电路
    由于热电材料两端输出的电压信号较微弱，为微伏量级，因此采用高精度的24位A／D转换器AD7714，测量精度可达1μV。样品两端的电势差以全差分的形式输入至24位A／D转换电路，经A／D转换后的数字信号，光电隔离后输入中心控制器，具有较高的抗干扰性。
2．5 中心处理器
    中心处理器是热电材料温度控制测量仪的核心，用于实现测量以及控制的功能。系统采用MSP430F157作为中心处理器的MCU，具有8路12位A／D转换以及2路12位D／A转换，支持多路测温以及双通道控制信号输出，可以满足系统对于2路的温度测量以及加热制冷控制的要求。有利于简化系统设计，提高集成度以及系统稳定性。
    中心处理器还实现与上位PC机的USB通信功能。本系统选用NI的LabView作为监控软件开发平台，给测试工作带来了很大的方便；同时也带来一种人性化的信息。该系统可外接液晶显示和键盘，可以脱离上位机进行测量，具有较高的灵活性。

3 算法分析
    该系统采用模糊自调整PID控制，既具有模糊控制动态响应快、适应性强的特点，又具有PID控制精度高的特点，可达到较高的动、静态性能。
    典型的离散差分PID表达式为：

   
式中：ui为第i个采样时刻系统输出量；e(k)为第k个采样时刻系统的输入偏差；Kp为比例系数；KI为积分系数，KI=KPT/TI；KD为微分系数，KD=KPTD/T。
    系统中的自调整PID控制器以测量温度值与设定温度值的偏差E和该偏差的变化率EC作为输入，利用模糊理论在线对PID参数进行校正。把偏差E和偏差变化率EC划分为NB，．NM，NS，Zo,PS，PM，PB七个模糊子集。根据| E|I和|EC|所属的模糊子集，计算出相应的PID参数：

   
式中：Kpi,kIi和KDi(i=1，2，…，5)分别是在不同状态下对参数KP，KI和KD用常规PID参数整定法得到整定值。用在线自整定的PID参数KP，KI，KD就可根据式(3)计算出输出控制值ui。