激光热负荷以激光为热源作用于材料或部件表面，实现对其服役环境中受热过程的模拟，是一种进行受热部件的热疲劳性能测试和寿命预测的重要途径。激光热负荷过程中温度波动直接影响试件的瞬态热应力响应，以及热疲劳裂纹演变过程，温度控制效果对最终结果的准确性有着重大影响。随着工业应用对温度控制系统的稳定性、高精度和智能化需求的不断提高，现有的常规温度控制方法难以满足需求，成为制约激光热负荷技术发展的瓶颈，本文基于模糊控制和神经网络设计并实现了一种新型温度控制器，并搭建了温度控制系统平台，编写了人机交互控制界面和控制软件，提升了温度控制系统的稳定性和温度加载的可控性，对于热负荷实验模拟复杂温度载荷环境，准确评价材料性能和寿命预测具有重要意义。

  本文通过理论研究、设计仿真和实验验证，实现了激光热负荷过程中的温度控制目标，所做工作及相应的结论如下：

      1.针对激光热负荷高周阶段温度开展控制策略研究，通过设计出几种不同类型的控制器，分别在MATLAB的Simulink仿真环境中进行仿真实验，在实验中设计相应的扰动和变化，对所设计的控制器系统进行动静态特性、抗干扰性和鲁棒性等控制性能测试。结果表明，模糊神经网络PID控制器可以实现参数的自整定，相较于常规PID控制器和模糊PID控制器拥有更好的控制性能。

      2.基于脉冲激光热负荷实验平台，开发了激光热负荷温度控制系统。完成了激光器外部控制电路、温度传感系统的设计与集成；编写了具有灵活友善人机操作界面的上位机控制软件，并实现了模糊神经网络PID控制算法。为实现脉冲激光热负荷过程中温度的精准闭环控制建立了软硬件基础。

      3.依据激光热负荷的工艺特点，分别进行了无控制器模式和加入模糊神经网络PID控制器模式下的激光热负荷实验，通过改变脉冲激光参数实现完整的变幅热循环过程；使用红外测温仪探测激光加热光斑中心点位置的温度，在高周阶段由所设计控制器对脉冲电流进行调整，实现了激光热负荷过程中温度的闭环控制。实验结果表明该控制器使得高周阶段温度稳定可控，温度振荡中值无超调、无稳态误差，达到预期的温度控制目标。

  本文设计并实现了一种基于模糊神经网络的参数自整定PID温度闭环控制系统，该系统具有良好的动静态特性、抗干扰性和鲁棒性，适用于包括激光热负荷在内的激光制造工艺过程中的稳定、快速的温度控制。该成果在航空航天材料、发动机燃烧室部件的激光热负荷性能测试或寿命评估等领域有着广泛应用前景。