自抗扰控制器在人工气候箱中的应用及其组成

自抗扰控制器在人工气候箱中的应用及其组成

      人工气候箱适用于卫生防疫、环境保护、农林畜牧业等科研单位,院校实验室、生产部门作为霉菌、细菌和微生物的培养保存、植物栽培、育种实验的专用恒温恒湿,光照设备,能准确模拟不同环境的气候条件。在计算机辅助农业生产中,人工气候培养箱是农业科学研究的有效工具之一,它是具有光照、加湿功能的高精度冷热恒温设备,为用户提供了一个理想的人工气候实验环境。由于人工气候箱控制的对象是温度和湿度,以及其中放入的物体的质和量都是不可预测的,所以控制对象会出现大迟延,大惯性和不确定等特点。由于古典和现代控制理论在很大程度上依赖于结构己知的系统数学模型,而且现代控制理论是严格建立在被控对象的数学模型的前提下的,控制算法对被控对象的精度要求很高,没有合适的算法要实现一种先进的控制方案无疑将非常困难。自抗扰控制(ADRC)技术是为了适应数字控制的需要而发展起来的一种新的控制系统综合控制方法。用这种技术设计的控制器,具有超调小、收敛速度快、精度高、抗干扰能力强、算法简单等特点。ADRC利用非线性结构从根本上克服了经典PID所固有的缺陷,能有效解决控制对象的模型不确定性,多扰动和时滞等问题,其基本思想和方法与传统控制器相比有很大的突破。

      人工气候箱需要控制箱体内的温度、湿度和光照度。光照是通过各种日光灯照明实现,其控制采用开关控制,实现简单,其核心问题是温度和湿度控制的精度以及响应速度等。而正因为其能有效控制温度、湿度和光照度，因而有时又被称为智能人工气候箱。其中集成温度传感器AD590KH,其测温精度为0.1℃,测温分辨率为0.01℃,非线性度在0~150℃范围小于0.5%,其参数性能保证了现场采集的热源数据转换成电压信号后的数据精度、稳定性和线性度均高于计量标准。湿度传感器选用线性电压输出式集成湿度传感器HM1500。其主要特点是采用恒压供电,内置放大电路,能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号,响应速度快,重复性好,抗污染能力强。