可程式恒温恒湿试验箱自适应逆控制系统的研究     

      以下是对可程式恒温恒湿试验箱（）自适应逆控制系统的研究，希望能够帮到大家，让大家更加了解恒温恒湿试验箱哦！1、前言  

      恒温恒湿试验箱是指温度和湿度都能控制在范围内的试验箱，主要用于机械产品、电子产品、生物医药、化工原料、农产品、水产品等材料在高温、低温、湿热等环境条件下贮存、运输、使用时的适应性试验。由于可程式恒温恒湿试验箱控制系统是一个具有多变量、非线性、大时滞、强耦合的热工系统，在工程实际中，每个回路单独运行都较正常，但在所有回路同时工作时，整个系统就会不稳定。这是由于恒温恒湿试验箱系统各控制回路之间相互耦合、相互影响、相互干扰造成的，如果把这些回路看成是互不的而进行单独设计，显然极不合理。因此，解决多回路之间的耦合，以达到稳定运行和控制是极为关键的。
2、在恒温恒湿试验箱控制中主要存在的难题
（1）检测仪表与传感器性能不稳定检测仪表和传感器的性能直接影响温湿度的控制效果，由于在可程式恒温恒湿试验箱中选择的监测点的数量较少以及位置不合理，往往是造成传感器采集的数据失真，与实际情况有较大差异，再加上国产的一些温湿度传感器的性能不稳定，将会大大影响温湿度控制的效果。
（2）控制回路较多，且相互耦合控制系统由温度、湿度和压力传感器、变风量控制器、风机变频器、加湿装置及其调节阀、表冷器及其调节阀、新回风调节阀等组成，含有送风温度控制、室内温度控制、室内相对湿度控制和末端风管静压控制4个控制回路，且各回路相互耦合。
（3）控制系统建模比较困难可程式恒温恒湿试验箱控制系统模型的建立是实现自动控制和系统辨识的基础。恒温恒湿试验箱控制系统模型模型有两种：解析模型和经验模型。前者研究恒温恒湿试验箱控制过程中的空气流动、传热、传湿等热力学特性；后者则根据实验或运行结果，采用多项式拟合等近似方法获得恒温恒湿控制过程的经验模型。这些方法对恒温恒湿试验箱的设计和优化起了重要作用，但都是从静态的角度考察温湿度控制过程。温湿度控制过程是一个多变量、非线性、强耦合、大滞后、非稳态的复杂过程，需要从动态的角度研究温湿度控制过程参数间的相互耦合关系，为实现温湿度控制过程的在线监测和自动控制奠定基础。同时，温湿度控制过程建模存在着一些无法弥补的缺陷，如建立温湿度控制的数学模型时做的许多假设有时与实际不符。利用偏微分模型对温湿度控制过程进行模拟时，模型的求解是通过反复迭代来完成的。不仅模型复杂，求解困难，而且需要很长的计算时间。因此，建立一个符合实际温湿度控制过程的理想的数学模型是十分困难的，这直接影响了可程式恒温恒湿试验箱的控制精度和控制效果。

2、研究方案
2.1研究内容
（1）建立恒温恒湿控制模型并通过相关软件进行计算机仿真归纳整理实验数据，进行单因素与多因素分析，通过非线性拟合，建立恒温恒湿试验箱过程控制的数学模型，采用逆控制和模糊控制或神经网络设计控制算法，对复杂过程进行线性化解耦以及大滞后补偿，并进行控制系统的计算机仿真。
（2）研制一台自适应逆控制的可程式恒温恒湿试验箱应用前面建立的自适应逆控制理论，研制一台自适应逆控制的恒温恒湿试验箱。
（3）恒温恒湿试验箱控制过程的实验研究与影响因素分析通过对恒温恒湿试验箱控制过程的实验研究，归纳整理出相关数据，进行恒温恒湿试验箱的影响因素分析，从而确定影响恒温恒湿效果的主要因素和次要因素，并对各参数进行灵敏度分析，决定温湿度过程控制的控制变量、被控变量和可测干扰等。
2.2研究方法
（1）可程式恒温恒湿试验箱手动控制过程的实验研究方法选择一恒温恒湿试验箱作为测试对象。在没有安装自动控制系统时，通过加湿、加热、排风等方式进行手动控制的操作记录，记录内容主要为：运行时间、箱内湿度、箱内温度，排风流量、排风速度、环境温度和环境湿度等。
（2）研制恒温恒湿试验箱的研究方法应用前面建立的自适应逆控制模型，研制一台恒温恒湿试验箱，设备主要由制冷系统、加热系统、除湿系统、加湿系统、水箱、恒温恒湿箱体等主要部分组成。设备以PLC与温、湿度控制器为自动化平台，集成温度传感器、湿度传感器、触摸屏、固态继电器等，组成可程式恒温恒湿试验箱电气控制系统。使用温湿度传感器获得温湿度的感应电压，直接接入至一台温湿度控制器中，根据自适应逆控制模型，输出0-10V的线性电压对加热系统进行控制，采用PWM控制方法控制固态继电器按照计算得出的通断频率，调节加湿系统开关的导通时间，达到使箱体内温湿度恒定的目的。
（3）建立自适应逆控制模型的研究方法归纳整理实验数据，进行单因素与多因素实验结果分析，通过非线性拟合，建立温湿度过程控制的数学模型。由于温湿度控制过程是一个较复杂的多变量、大滞后和非线性热工过程，需对所建立的数学模型进行线性化解耦和大滞后补偿，只有这样，才能便于控制系统设计的实现。本研究拟采用多变量非线性系统的逆控制方法，完成对过程控制数学模型的处理.  软件拟采MATLAB和SIMULINK进行控制系统的仿真实验。
3.研究的目的和意义
随着科学技术的发展，恒温恒湿试验箱在生产中的用途越来越广泛，本课题主要研究可程式恒温恒湿试验箱自适应逆控制技术，其意义如下：
3.1自适应逆控制技术应用于恒温恒湿试验箱的控制，可解决其控制过程的瓶颈问题：即多变量、非线性、强耦合以及大滞后复杂系统的控制问题。
3.2研究拟采用基于PC机的开放式控制系统，界面友好，可操作性强，系统便于扩展，能满足控制功能要求，且具有监视、采集、控制、数据存储、实时曲线显示等功能，对同类产品的开发和研制具有一定的借鉴作用。
3.3课题研制的恒温恒湿试验箱应用广泛，功能强大，便于推广，能产生较好的经济效益和社会效益。因此，研究可程式恒温恒湿试验箱的自动控制系统具有理论和实践的双重价值。