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本文基于半导体制冷技术和ARM内核的嵌入式技术，设计了一套高精度热循环系统。系统包括了高精度温度采集系统、功率驱动电源控制模块、人机交互系统以及其他基本功能模块。根据系统特点，在基于传统PID控制算法的基础上，提出了用于该系统的多模态模糊PID控制控制算法。结果表明该系统可以实现较高的升降温速率与温度控制精度，可应用于需要高精度热循环温度控制的场合。