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恒温恒湿培养箱智能控制系统专题19、控制对象的

发布时间:2020-04-10 07:12人气:

控制对象的特性

本系统的控制对象为恒温恒湿箱体的温湿度,相比于普通的温湿度控制对 象,除了具有大时滞、大惯性的共性外,还有一些特殊的要求和特性:

(1) 生物培养对温度超调敏感。恒温恒湿培养箱是用来为不同微生物创造 适宜的生长环境,而生物的重要组成如蛋白质、核酸等对温度很敏感,体外培 养时对低温的耐受力较对高温强,随着温度超范围的增高会遭受不可逆的破坏, 所以温度控制要求尽量无超调。一般生物生长所需湿度比较高,比如细胞要求 95%RH,接近饱和,所以生物对湿度的超调不太敏感。

(2) 控制过程具有不对称性。培养箱是个带保温层的封闭箱体,所以温湿 度上升容易降低难。升温通过电热管加热控制,而降温分为两种情况,当设定 值不高于室温7C时,通过压缩机制冷降温,其它情况下则完全依靠自然冷却。 加湿通过雾化器实现,而除湿则通过自然风循环,因而温湿度的升降过程表现 出截然不同的动态特性,这就对控制策略提岀了更高的要求。而且加热片的余 热很容易引起超调。所以控制效果要既防止出现超调过大,又要兼顾尽可能快 的达到目标值。

(3) 滞后时间与温度有关。热辐射与绝对温度成平方关系,升温时箱体热 传递加快,从控制特性上表现为控制系统的时间常数、纯滞后时间减少,所以 箱体系统的数学模型不是恒定不变的。

(4) 湿度的波动影响温度恒定。培养箱是一种非线性耦合滞后系统,温度 和湿度互相影响,由于实际工作对温度的恒定要求较高,所以克服湿度波动对 温度的影响更为重要。

(5) 系统易受干扰。培养箱的干扰因素多,且干扰量大。电热管的发热功 率与电网电压的平方成正比,所以如果电网电压波动,电热管的发热功率会发 生较大波动,系统的稳定性受到干扰。

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