智能人工氣候室溫濕度控制難點(diǎn)分析
智能人工氣候室是具有恒溫、恒濕、恒光照功能，同時(shí)也具備調(diào)溫、調(diào)濕、調(diào)光照功能的大型實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(duì)溫度的控制要求最高，要求控制精度在±1℃，其次是對(duì)濕度的控制要求，控制精度要求在±5～±10％。同時(shí)，為了模擬植物生長(zhǎng)環(huán)境的周期性特點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)有分時(shí)段運(yùn)行控制，不同時(shí)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(diǎn)主要有：
1)溫濕度控制對(duì)象的非線性時(shí)變性、大滯后性等；
2)溫度濕度的耦合性；
3)在由一個(gè)時(shí)段運(yùn)行結(jié)束跳轉(zhuǎn)至下一時(shí)段運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)溫濕度瞬時(shí)誤差可能很大，對(duì)控制造成很大困擾；
4)對(duì)光照、CO2進(jìn)行控制時(shí)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(wú)靜差控制，模糊控制抗干擾能力強(qiáng)適應(yīng)性強(qiáng)，同時(shí)響應(yīng)速度快。根據(jù)以上理論同時(shí)綜合考慮該人工氣候室溫濕度控制的難點(diǎn)，提出以下控制方案如圖1所示，即：1)相對(duì)于溫度變化對(duì)濕度的影響，濕度變化對(duì)溫度的影響可忽略，因此先對(duì)溫度進(jìn)行控制，直到溫度控制滿足系統(tǒng)要求再對(duì)濕度進(jìn)行控制，解決溫濕度耦合問(wèn)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(duì)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(wèn)題，同時(shí)還有時(shí)段跳轉(zhuǎn)時(shí)的平滑快速控制問(wèn)題，因此用模糊控制與模糊PID控制分時(shí)復(fù)用的方法對(duì)溫度進(jìn)行控制。用模糊控制的快速適應(yīng)性實(shí)現(xiàn)平滑快速的控制，用模糊PID控制實(shí)現(xiàn)強(qiáng)抗干擾性的精確控制。
