黑体辐射源作为红外测温仪及光电高温计等非接触测温的标准源,它本身温度的高精度自动化控制是保证和实现辐射测温溯源的关键技术之一。在标定和校准的过程中黑体的温度是一个非常重要的监测和控制参数,过高或过低都会影响到量值溯源和传递,在实际中严格要求作为标准源的黑体空腔温度维持在额定值(即给定值)的附近。根据本课题的要求,设计一套温度控制系统分别控制两个开口径不同的黑体空腔,并要求小开口径(35mm)的控温范围从0～50℃,控温波动为±0.05℃,控温方式选择半导体制冷恒温槽。大开口径(80mm)的黑体空腔采用常规加热膜控温,控温范围从30～80℃,控温波动为±0.02℃。现在基于常规加热膜控温技术的黑体辐射源已经比较成熟,本文重点介绍上海跃进HDHC-1010低温恒温槽黑体的温控系统。由于实验系统环境较为开放,容易受到外界各种因素干扰,导致控制对象的数学模型很难精确建立,而且该恒温槽黑体温控系统仍然具有热工处理常伴随的惯性、滞后以及非线性的复杂过程,若采用当前工业生产中常用的PID控制器,则在系统控制精度和抗干扰能力方面难以取得令人满意的控制效果。针对以上问题,本文在充分分析上海跃进HDHC-1020低温恒温槽黑体的工作原理和高精度控制的基础上,将自抗扰控制(ADRC)算法应用在恒温槽黑体的温度控制系统中进行了研究。首先,本文介绍了半导体制冷恒温槽黑体辐射源的工作原理和用途,并根据半导体制冷器的工作原理对整个恒温槽黑体温控系统建立数学模型;其次,介绍自抗扰控制策略的基本理论及特点,然后利用MATLAB/Simulink软件平台实现了它在恒温槽黑体温控系统中的仿真,并与传统的PID算法进行比较,仿真结果表明ADRC控制算法具有响应快、精度高以及良好的设定值跟踪能力,它的控温品质优于常规PID控制算法;最后,设计并搭建本文温度控制系统硬件实验平台,同时利用LabVIEW软件开发了上位机控制算法的程序,图形化编写实现了数字离散化ADRC控制算法。基于NI公司的Compact RIO实时控制器为硬件基础,通过LabVIEW软件实现了ADRC控制算法在恒温槽黑体温度控制中的应用。设置目标温度值运行本温度控制系统直至稳定之后,当设置恒温槽黑体的控温目标温度低于环境温度时,恒温槽黑体空腔由温度传感器测得的温度与目标温度值误差不超过±0.02℃/30 min,当需要控温的目标高于环境温度时,运行并稳定之后实测得的温度与目标温度值的误差不超过±0.01℃/30min。