智能人工氣候室溫濕度控制難點分析
智能人工氣候室是具有恒溫、恒濕、恒光照功能，同時也具備調(diào)溫、調(diào)濕、調(diào)光照功能的大型實驗設(shè)備，是生物、遺傳、醫(yī)學(xué)、農(nóng)林業(yè)等生產(chǎn)和科研部門的理想實驗設(shè)備，廣泛應(yīng)用于植物的發(fā)芽、育苗、組織細(xì)胞和微生物的培養(yǎng)等。它主要由主控制柜、溫濕度控制設(shè)備、CO2濃度控制設(shè)備及光照強(qiáng)度控制設(shè)備等組成。
在智能人工氣候室控制系統(tǒng)性能要求中，對溫度的控制要求最高，要求控制精度在±1℃，其次是對濕度的控制要求，控制精度要求在±5～±10％。同時，為了模擬植物生長環(huán)境的周期性特點，系統(tǒng)設(shè)有分時段運行控制，不同時段的溫濕度設(shè)定值不同。因此，智能人工氣候室溫濕度控制的難點主要有：
1)溫濕度控制對象的非線性時變性、大滯后性等；
2)溫度濕度的耦合性；
3)在由一個時段運行結(jié)束跳轉(zhuǎn)至下一時段運行時，系統(tǒng)溫濕度瞬時誤差可能很大，對控制造成很大困擾；
4)對光照、CO2進(jìn)行控制時的內(nèi)部干擾和系統(tǒng)本身的外部環(huán)境干擾嚴(yán)重。
由理論可知，PID控制能夠做到無靜差控制，模糊控制抗干擾能力強(qiáng)適應(yīng)性強(qiáng)，同時響應(yīng)速度快。根據(jù)以上理論同時綜合考慮該人工氣候室溫濕度控制的難點，提出以下控制方案如圖1所示，即：1)相對于溫度變化對濕度的影響，濕度變化對溫度的影響可忽略，因此先對溫度進(jìn)行控制，直到溫度控制滿足系統(tǒng)要求再對濕度進(jìn)行控制，解決溫濕度耦合問題；2)濕度控制精度要求不高，但需要克服多種干擾，因此，用模糊控制對濕度進(jìn)行控制既可以滿足要求；3)溫度控制除了涉及精度、干擾等問題，同時還有時段跳轉(zhuǎn)時的平滑快速控制問題，因此用模糊控制與模糊PID控制分時復(fù)用的方法對溫度進(jìn)行控制。用模糊控制的快速適應(yīng)性實現(xiàn)平滑快速的控制，用模糊PID控制實現(xiàn)強(qiáng)抗干擾性的精確控制。
