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上海博迅医疗生物仪器股份有限公司恒温恒湿箱研究目标、研究内容

[导读]研制一种上海博迅医疗生物仪器股份有限公司恒温恒湿试验箱, 通过手动控制实验, 测试各控制变量对温度和湿度的灵敏度, 决定恒温恒湿过程控制的主要影响因素及次要影响因素, 从而决定被控变量、控制变量和可测干扰, 并利用数值分析方法拟合出恒温恒湿控制的数学模型。

研究目标、研究内容

3.1.1 研究目标

研制一种恒温恒湿试验箱, 通过手动控制实验, 测试各控制变量对温度和湿度的灵敏度, 决定恒温恒湿过程控制的主要影响因素及次要影响因素, 从而决定被控变量、控制变量和可测干扰, 并利用数值分析方法拟合出恒温恒湿控制的数学模型。

建立一种温湿度的智能控制方法, 并结合先进的在线检测技术, 利用逆控制的数学处理方法进行恒温恒湿过程多变量非线性系统的线性化解耦和大滞后补偿, 从而提高恒温恒湿系统的稳定性、可控性、可观性和鲁棒性。

3.1.2 研究内容

(1) 恒温恒湿试验箱控制过程的实验研究与影响因素分析

通过对恒温恒湿试验箱控制过程的实验研究, 归纳整理出相关数据, 进行恒温恒湿试验箱的影响因素分析, 从而确定影响恒温恒湿效果的主要因素和次要因素, 并对各参数进行灵敏度分析, 决定温湿度过程控制的控制变量、被控变量和可测干扰等。

(2) 建立恒温恒湿控制模型并通过相关软件进行计算机仿真

归纳整理实验数据, 进行单因素与多因素分析, 通过非线性拟合, 建立恒温恒湿试验箱过程控制的数学模型, 采用逆控制和模糊控制或神经网络设计控制算法, 对复杂过程进行线性化解耦以及大滞后补偿, 并进行控制系统的计算机仿真。

(3) 研制一台自适应逆控制的恒温恒湿试验箱

应用前面建立的自适应逆控制理论, 研制一台自适应逆控制的恒温恒湿试验箱。

3.2 研究方法、实验方案

3.2.1 研究方法

(1) 恒温恒湿试验箱手动控制过程的实验研究方法

选择一恒温恒湿试验箱作为测试对象。在没有安装自动控制系统时, 通过加湿、加热、排风等方式进行手动控制的操作记录, 记录内容主要为:运行时间、箱内湿度、箱内温度, 排风流量、排风速度、环境温度和环境湿度等。

(2) 建立自适应逆控制模型的研究方法

归纳整理实验数据, 进行单因素与多因素实验结果分析, 通过非线性拟合, 建立温湿度过程控制的数学模型。由于温湿度控制过程是一个较复杂的多变量、大滞后和非线性热工过程, 需对所建立的数学模型进行线性化解耦和大滞后补偿, 只有这样, 才能便于控制系统设计的实现。本研究拟采用多变量非线性系统的逆控制方法, 完成对过程控制数学模型的处理。

软件拟采用MATLAB和SIMULINK进行控制系统的仿真实验。

(3) 研制恒温恒湿试验箱的研究方法

应用前面建立的自适应逆控制模型, 研制一台恒温恒湿试验箱, 设备主要由制冷系统、加热系统、除湿系统、加湿系统、水箱、恒温恒湿箱体等主要部分组成。设备以PLC与温、湿度控制器为自动化平台, 集成温度传感器、湿度传感器、触摸屏、固态继电器等, 组成恒温恒湿箱电气控制系统。使用温湿度传感器获得温湿度的感应电压, 直接接入至一台温湿度控制器中, 根据自适应逆控制模型, 输出0-10V的线性电压对加热系统进行控制, 采用PWM控制方法控制固态继电器按照计算得出的通断频率, 调节加湿系统开关的导通时间, 达到使箱体内温湿度恒定的目的。

3.2.2 实验方案

(1) 恒温恒湿试验箱手动控制过程实验

选择一恒温恒湿试验箱作为测试对象。在没有安装自动控制系统时, 通过加湿、加热、排风等方式进行手动控制的操作记录, 记录内容主要为:运行时间、箱内湿度、箱内温度, 排风流量、排风速度、环境温度和环境湿度等。

进行单因素与多因素实验, 对记录各参数进行灵敏性分析, 并进行非线性拟合建立温湿度过程控制的数学模型。

(2) MATLAB控制系统仿真实验

针对建立的控制模型, 利用MATLAB和sinmulink进行控制系统仿真实验, 主要有: (1) 时滞时变系统无时滞跟踪的控制仿真 (2) 时滞时变系统跟踪的控制仿真 (3) 具有可测干扰系统的有前馈补偿的控制仿真。

(3) 恒温恒湿试验箱自动控制过程实验

实验中记录与手动实验相同的内容。


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