人工氣候培養(yǎng)箱溫濕度強(qiáng)耦合問題的解決方法

人工氣候培養(yǎng)箱是通過制造光照和加濕的環(huán)境來培育植物的多功能高精度冷熱恒溫設(shè)備，是人工培育實(shí)驗(yàn)中的重要設(shè)備。它可用作植物的發(fā)芽、育苗、組織、微生物的培養(yǎng)；昆蟲及小動(dòng)物的飼養(yǎng)；水體的分析的BOD的測定及其他用途的人工氣候?qū)嶒?yàn)。人工氣候箱跟光照箱一樣，能夠提供模擬的自然環(huán)境，如合適的溫度、濕度、光照度等等，為植物的生長提供必須的環(huán)境。另外，人工氣候箱的各個(gè)參數(shù)可以由人工自由設(shè)置，免去了自然環(huán)境不可控制的煩惱。

溫濕度控制是人工氣候箱系統(tǒng)的zui有利武器，溫濕度控制的同時(shí)，我們可以用溫濕度自記儀進(jìn)行測定，隨時(shí)了解人工氣候箱內(nèi)的溫度以及濕度變化。當(dāng)溫度低而加熱的時(shí)候，水分蒸發(fā)，氣候箱里面以前制冷或者除濕凝結(jié)的水分會(huì)蒸發(fā)而增加內(nèi)部的濕度;當(dāng)溫度高而制冷的時(shí)候又會(huì)使經(jīng)過制冷器的氣流濕度下降而使整個(gè)箱體的濕度下降;同樣當(dāng)濕度低而加濕的時(shí)候，外部的冷或者熱濕氣又會(huì)改變內(nèi)部的溫度，而濕度高除濕時(shí)又必然會(huì)導(dǎo)致溫度下降。所以溫度和濕度的控制是強(qiáng)耦合的。而且不同規(guī)格的箱體溫度和濕度的耦合程度是不一樣的。

另外有時(shí)候氣候箱要求溫濕度多段循環(huán)控制，前后兩段溫濕度是不一樣的，而氣候箱溫濕度控制的數(shù)學(xué)模型又表明它們具有教大的延遲滯后特性，要達(dá)到上升速度快、過渡時(shí)間短、且超調(diào)小的目的，一般的控制方法很難奏效。

由上述分析可知人工氣候培養(yǎng)箱溫度和濕度的控制是相互耦合的。這樣，溫濕度的控制實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)大滯后、強(qiáng)耦合系統(tǒng)的控制問題。這些特點(diǎn)決定了溫濕度控制要獲得較高精度有一定的難度。一般人工氣候箱采用單獨(dú)的溫控儀和濕度控制儀來實(shí)現(xiàn)溫濕度控制，而他們的控制方法也大部分是PID類控制方法，對(duì)于純滯后參數(shù)時(shí)變的系統(tǒng)控制效果也不理想，并且使用起來也不方便，而模糊控制器是不依賴于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的，免去了辨識(shí)系統(tǒng)的麻煩，具有很好的魯棒性和自適應(yīng)性，很適合模型不確定、參數(shù)變化等控制場合，正好可以適應(yīng)人工氣候箱溫度濕度控制，所以本人工氣候箱控制器采用模糊控制的方法來控制箱體氣流的溫濕度，同時(shí)也使用模糊解耦的方法來解決溫度和濕度強(qiáng)耦合的問題。