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智能人工气候室温湿度控制难点分析

来源: 托普云农  类别:实用技术  更新时间:2020-06-29  阅读
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智能人工气候室是具有恒温、恒湿、恒光照功能,同时也具备调温、调湿、调光照功能的大型实验设备,是生物、遗传、医学、农林业等生产和科研部门的理想实验设备,广泛应用于植物的发芽、育苗、组织细胞和微生物的培养等。它主要由主控制柜、温湿度控制设备、CO2浓度控制设备及光照强度控制设备等组成。
    在智能人工气候室控制系统性能要求中,对温度的控制要求最高,要求控制精度在±1℃,其次是对湿度的控制要求,控制精度要求在±5~±10%。同时,为了模拟植物生长环境的周期性特点,系统设有分时段运行控制,不同时段的温湿度设定值不同。因此,智能人工气候室温湿度控制的难点主要有:
    1)温湿度控制对象的非线性时变性、大滞后性等;
    2)温度湿度的耦合性;
    3)在由一个时段运行结束跳转至下一时段运行时,系统温湿度瞬时误差可能很大,对控制造成很大困扰;
    4)对光照、CO2进行控制时的内部干扰和系统本身的外部环境干扰严重。
    由理论可知,PID控制能够做到无静差控制,模糊控制抗干扰能力强适应性强,同时响应速度快。根据以上理论同时综合考虑该人工气候室温湿度控制的难点,提出以下控制方案如图1所示,即:1)相对于温度变化对湿度的影响,湿度变化对温度的影响可忽略,因此先对温度进行控制,直到温度控制满足系统要求再对湿度进行控制,解决温湿度耦合问题;2)湿度控制精度要求不高,但需要克服多种干扰,因此,用模糊控制对湿度进行控制既可以满足要求;3)温度控制除了涉及精度、干扰等问题,同时还有时段跳转时的平滑快速控制问题,因此用模糊控制与模糊PID控制分时复用的方法对温度进行控制。用模糊控制的快速适应性实现平滑快速的控制,用模糊PID控制实现强抗干扰性的精确控制。

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