人工氣候培養箱溫濕度強耦合問題的解決方法

人工氣候培養箱是通過制造光照和加濕的環境來培育植物的多功能高精度冷熱恒溫設備，是人工培育實驗中的重要設備。它可用作植物的發芽、育苗、組織、微生物的培養；昆蟲及小動物的飼養；水體的分析的BOD的測定及其他用途的人工氣候實驗。人工氣候箱跟光照箱一樣，能夠提供模擬的自然環境，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境。另外，人工氣候箱的各個參數可以由人工自由設置，免去了自然環境不可控制的煩惱。

溫濕度控制是人工氣候箱系統的zui有利武器，溫濕度控制的同時，我們可以用溫濕度自記儀進行測定，隨時了解人工氣候箱內的溫度以及濕度變化。當溫度低而加熱的時候，水分蒸發，氣候箱里面以前制冷或者除濕凝結的水分會蒸發而增加內部的濕度;當溫度高而制冷的時候又會使經過制冷器的氣流濕度下降而使整個箱體的濕度下降;同樣當濕度低而加濕的時候，外部的冷或者熱濕氣又會改變內部的溫度，而濕度高除濕時又必然會導致溫度下降。所以溫度和濕度的控制是強耦合的。而且不同規格的箱體溫度和濕度的耦合程度是不一樣的。

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

由上述分析可知人工氣候培養箱溫度和濕度的控制是相互耦合的。這樣，溫濕度的控制實質上就是一個大滯后、強耦合系統的控制問題。這些特點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的溫控儀和濕度控制儀來實現溫濕度控制，而他們的控制方法也大部分是PID類控制方法，對于純滯后參數時變的系統控制效果也不理想，并且使用起來也不方便，而模糊控制器是不依賴于系統的數學模型的，免去了辨識系統的麻煩，具有很好的魯棒性和自適應性，很適合模型不確定、參數變化等控制場合，正好可以適應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，同時也使用模糊解耦的方法來解決溫度和濕度強耦合的問題。