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恒溫恒濕培養(yǎng)箱智能控制系統(tǒng)專題19、控制對象的

閱讀:4發(fā)布時間:2025-7-14

控制對象的特性

本系統(tǒng)的控制對象為恒溫恒濕箱體的溫濕度,相比于普通的溫濕度控制對 象,除了具有大時滯、大慣性的共性外,還有一些特殊的要求和特性:

(1) 生物培養(yǎng)對溫度超調敏感。恒溫恒濕培養(yǎng)箱是用來為不同微生物創(chuàng)造 適宜的生長環(huán)境,而生物的重要組成如蛋白質、核酸等對溫度很敏感,體外培 養(yǎng)時對低溫的耐受力較對高溫強,隨著溫度超范圍的增高會遭受不可逆的破壞, 所以溫度控制要求盡量無超調。一般生物生長所需濕度比較高,比如細胞要求 95%RH,接近飽和,所以生物對濕度的超調不太敏感。

(2) 控制過程具有不對稱性。培養(yǎng)箱是個帶保溫層的封閉箱體,所以溫濕 度上升容易降低難。升溫通過電熱管加熱控制,而降溫分為兩種情況,當設定 值不高于室溫7C時,通過壓縮機制冷降溫,其它情況下則依靠自然冷卻。 加濕通過霧化器實現(xiàn),而除濕則通過自然風循環(huán),因而溫濕度的升降過程表現(xiàn) 出截然不同的動態(tài)特性,這就對控制策略提岀了更高的要求。而且加熱片的余 熱很容易引起超調。所以控制效果要既防止出現(xiàn)超調過大,又要兼顧盡可能快 的達到目標值。

(3) 滯后時間與溫度有關。熱輻射與溫度成平方關系,升溫時箱體熱 傳遞加快,從控制特性上表現(xiàn)為控制系統(tǒng)的時間常數(shù)、純滯后時間減少,所以 箱體系統(tǒng)的數(shù)學模型不是恒定不變的。

(4) 濕度的波動影響溫度恒定。培養(yǎng)箱是一種非線性耦合滯后系統(tǒng),溫度 和濕度互相影響,由于實際工作對溫度的恒定要求較高,所以克服濕度波動對 溫度的影響更為重要。

(5) 系統(tǒng)易受干擾。培養(yǎng)箱的干擾因素多,且干擾量大。電熱管的發(fā)熱功 率與電網(wǎng)電壓的平方成正比,所以如果電網(wǎng)電壓波動,電熱管的發(fā)熱功率會發(fā) 生較大波動,系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到干擾。


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