自抗擾控制器在人工氣候箱中的應(yīng)用及其組成

      人工氣候箱適用于衛(wèi)生防疫、環(huán)境保護、農(nóng)林畜牧業(yè)等科研單位,院校實驗室、生產(chǎn)部門作為霉菌、細(xì)菌和微生物的培養(yǎng)保存、植物栽培、育種實驗的專用恒溫恒濕,光照設(shè)備,能準(zhǔn)確模擬不同環(huán)境的氣候條件。在計算機輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,人工氣候培養(yǎng)箱是農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的有效工具之一,它是具有光照、加濕功能的高精度冷熱恒溫設(shè)備,為用戶提供了一個理想的人工氣候?qū)嶒灜h(huán)境。由于人工氣候箱控制的對象是溫度和濕度,以及其中放入的物體的質(zhì)和量都是不可預(yù)測的,所以控制對象會出現(xiàn)大遲延,大慣性和不確定等特點。由于古典和現(xiàn)代控制理論在很大程度上依賴于結(jié)構(gòu)己知的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,而且現(xiàn)代控制理論是嚴(yán)格建立在被控對象的數(shù)學(xué)模型的前提下的,控制算法對被控對象的精度要求很高,沒有合適的算法要實現(xiàn)一種先進的控制方案無疑將非常困難。自抗擾控制(ADRC)技術(shù)是為了適應(yīng)數(shù)字控制的需要而發(fā)展起來的一種新的控制系統(tǒng)綜合控制方法。用這種技術(shù)設(shè)計的控制器,具有超調(diào)小、收斂速度快、精度高、抗干擾能力強、算法簡單等特點。ADRC利用非線性結(jié)構(gòu)從根本上克服了經(jīng)典PID所固有的缺陷,能有效解決控制對象的模型不確定性,多擾動和時滯等問題,其基本思想和方法與傳統(tǒng)控制器相比有很大的突破。

      人工氣候箱需要控制箱體內(nèi)的溫度、濕度和光照度。光照是通過各種日光燈照明實現(xiàn),其控制采用開關(guān)控制,實現(xiàn)簡單,其核心問題是溫度和濕度控制的精度以及響應(yīng)速度等。而正因為其能有效控制溫度、濕度和光照度，因而有時又被稱為智能人工氣候箱。其中集成溫度傳感器AD590KH,其測溫精度為0.1℃,測溫分辨率為0.01℃,非線性度在0~150℃范圍小于0.5%,其參數(shù)性能保證了現(xiàn)場采集的熱源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電壓信號后的數(shù)據(jù)精度、穩(wěn)定性和線性度均高于計量標(biāo)準(zhǔn)。濕度傳感器選用線性電壓輸出式集成濕度傳感器HM1500。其主要特點是采用恒壓供電,內(nèi)置放大電路,能輸出與相對濕度呈比例關(guān)系的伏特級電壓信號,響應(yīng)速度快,重復(fù)性好,抗污染能力強。