氣候循環(huán)箱控制系統(tǒng)外圍線路簡單,設定界面簡潔明了,循環(huán)箱不但能夠控制溫度、濕度,且性能價格比較高,具有一定的經濟意義和推廣價值。它的研制成功為智能型光照培養(yǎng)箱、生化培養(yǎng)箱、恒溫恒濕培養(yǎng)箱等一系列生化試驗設備的開發(fā)提供了,這些生化試驗設備都是在循環(huán)箱的基礎上通過某些功能的刪減而實現(xiàn)。
氣候循環(huán)箱內部氣流循環(huán)控制流程為:氣候箱上電后,循環(huán)風機就開始運行,循環(huán)風機使箱體內的氣流不停的流動,使箱體中的氣流zui終達到相同的溫度和濕度。循環(huán)過程中氣流首先經過加濕器增加氣流需要的濕度,再經過制冷器降低氣流的溫度和濕度,然后經過加熱器增加氣流的溫度,zui后回到箱體和其中氣體混合,達到需要的溫度和濕度。氣候循環(huán)箱是一種非線性耦合滯后系統(tǒng),其控制的核心問題是箱體內的溫度、濕度。然而,目前復雜非線性耦合及滯后系統(tǒng)完善有效控制策略的缺乏,導致這類系統(tǒng)的實時有效控制存在很大的困難,常規(guī)的控制方法通常很難達到要求。目前正在興起和發(fā)展的人工智能研究,為復雜非線性系統(tǒng)的控制開辟了一條新路。當前氣候循環(huán)箱的溫濕度流行的控制方法還是PID控制,而且控制儀表通常都是采用獨立、通用的溫度控制儀表和濕度控制儀表,由于循環(huán)箱不同的箱子控制對象變化比較大,這些通用的控制方法適應性比較差,而且溫度和濕度的單獨控制,沒有考慮到它們的強耦合作用,氣候循環(huán)箱控制的精度一般都無法令人滿意。但是,新研究的模糊控制和模糊解耦的方法控制溫濕度,既能提高控制精度,又可提高控制算法的魯棒性和自適應能力。氣候循環(huán)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(tǒng)的控制問題。而模糊控制器是不依賴于系統(tǒng)的數(shù)學模型的,免去了辨識系統(tǒng)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(shù)變化等控制場合,正好可以適應循環(huán)箱溫度濕度控制。
氣候循環(huán)箱采用MCS-51單片機的匯編語言編制,整個程序固化在AT89C52的閃爍存儲器中,程序采用模塊化設計,使程序的整體層次清晰,結構一目了然,便于程序的修改和功能擴展。氣候循環(huán)箱軟件主要由鍵盤輸入處理子程序、顯示數(shù)據處理子程序、信號采樣中斷子程序、運算控制子程序、計時子程序、故障處理子程序、信號輸出子程序、掉電中斷服務子程序和主程序組成。
1.氣候循環(huán)箱主程序由初始化程序和6個主要子程序組成,分別為系統(tǒng)初始化-->鍵盤輸入處理子程序-->顯示數(shù)據處理子程序-->信號運算控制子程序-->計時子程序-->故障處理子程序-->信號輸出子程序(-->鍵盤輸入處理子程序)。2.氣候循環(huán)箱信號采樣程序由定時充電/計數(shù)中斷子程序T1和放電結束中斷子程序T2組成。初始狀態(tài)時,選通其中一路輸入信號進行充電,置T1為定時方式,定時時間為65ms,定時時間一到,則進入定時中斷子程序,TH1和TL1清零,判斷P3.3(INT1)是否為低電平。若為低,則重復上述操作充電,并置出錯標志,否則,氣候循環(huán)箱選通基準電壓信號進行放電,置T1為計數(shù)方式,當INT1端有下降沿觸發(fā)時,進入放電結束中斷子程序,讀取的TH1和TL1值即為信號采樣值,同時置/T1為定時方式,進行下一次采樣。以上是其中一路輸入信號的采樣過程,完成二路信號的采樣也很方便,可通過合理運用標志位,分時切換。3.該系統(tǒng)的溫度參數(shù)的隨機擾動影響較大,考慮到溫度控制性能的高低對整機的影響很大,對箱內溫度加熱控制采用智能自適應控制算法進行解決。
氣候循環(huán)箱可以控制光照度,以及運行的時間,即白天和夜晚的時間。使用循環(huán)箱,相當于我們能夠控制自然環(huán)境,而不用再擔心培育植物時受到雨雪或者其他自然災害的影響。另外,智能氣候循環(huán)箱微電腦全自動控制,控制板一體化,觸摸開關。具有掉電記憶、掉電時間自動補償功能;停電后再次開機都可延續(xù)原來的工作狀態(tài)。風道式通風,工作室風速柔和,溫度均勻;采用中空反射鋼化渡膜玻璃,絕熱性能好,美觀大方。