自抗擾控制器在人工氣候箱中的應用及其組成

      人工氣候箱適用于衛生防疫、環境保護、農林畜牧業等科研單位,院校實驗室、生產部門作為霉菌、細菌和微生物的培養保存、植物栽培、育種實驗的專用恒溫恒濕,光照設備,能準確模擬不同環境的氣候條件。在計算機輔助農業生產中,人工氣候培養箱是農業科學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備,為用戶提供了一個理想的人工氣候實驗環境。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和量都是不可預測的,所以控制對象會出現大遲延,大慣性和不確定等特點。由于古典和現代控制理論在很大程度上依賴于結構己知的系統數學模型,而且現代控制理論是嚴格建立在被控對象的數學模型的前提下的,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一種先進的控制方案無疑將非常困難。自抗擾控制(ADRC)技術是為了適應數字控制的需要而發展起來的一種新的控制系統綜合控制方法。用這種技術設計的控制器,具有超調小、收斂速度快、精度高、抗干擾能力強、算法簡單等特點。ADRC利用非線性結構從根本上克服了經典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控制器相比有很大的突破。

      人工氣候箱需要控制箱體內的溫度、濕度和光照度。光照是通過各種日光燈照明實現,其控制采用開關控制,實現簡單,其核心問題是溫度和濕度控制的精度以及響應速度等。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%,其參數性能保證了現場采集的熱源數據轉換成電壓信號后的數據精度、穩定性和線性度均高于計量標準。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,內置放大電路,能輸出與相對濕度呈比例關系的伏特級電壓信號,響應速度快,重復性好,抗污染能力強。