智能恒溫恒濕培養箱系統升級與開發
本文根據培養箱的國內外發展現狀和恒溫恒濕智能控制系統的研究現狀,針對培養箱的自身特性,研制一套高精度、穩定可靠的智能控制系統,以提高培養箱的性能,主要闡述了恒溫恒濕培養箱的智能控制系統的硬件和軟件設計,核心任務是恒溫恒濕培養箱的溫濕度控制系統的算法研究與設計。
在硬件設計中,首先設計控制系統的整體架構,然后根據控制精度和實際需要,對溫度控制系統和濕度控制系統的各模塊分別進行器件選型及電路設計,主要由六個模塊組成：傳感器檢測部分、控制部分、被控對象、人機交互系統、單片機和電源。其功能主要包括按鍵、顯示、聲光報警、恒溫控制、恒濕控制和數據存儲下載。市電為控制系統的主要供電方式。為提高恒溫恒濕培養箱的可靠性和實用性,本課題提出一種配備后備電源的硬件方案,由鎳氫充電電池串聯組成,保障由傳感器、單片機、液晶、蜂鳴器等器件組成的監測電路的工作,主電源供電時充電,斷電后可連續工作約24小時。
在軟件設計中,主要實現采樣、顯示、定時、中斷、控制、數據存儲通信等基本功能。其中控制功能優劣直接決定了培養箱的品質。本文依據實際工程背景,首先對智能控制算法研究,選擇模糊控制為基本控制算法,并借助Matlab設計實現,在Simulink仿真環境中設計仿真系統逼近實際系統的調控,然后結合實踐提出一種在線插值算法對單一模糊控制的穩態過程優化,可滿足實驗室的基本需求。在此基礎上,結合PID,設計線性插值模糊PID算法,兼顧了模糊控制和PID控制的優點,動態和穩態效果均理想,大大提高了控制效果,具有很好的實用價值。通過對不同控制策略的實驗對比研究和數據分析,本系統能夠實現無超調,調節時間短,穩態誤差小的控制效果。
通過本課題的設計和實驗表明,該控制系統方案合理,可靠性高,實用性強,調試方便,*實驗室恒溫恒濕培養箱的需求,有利于節約成本、提高熱效率、降低能耗和改善實驗條件,且安裝使用方便,適合在生物醫學實驗室使用和推廣。
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