可程式恒溫恒濕試驗箱自適應(yīng)逆控制系統(tǒng)的研究
以下是對可程式恒溫恒濕試驗箱（）自適應(yīng)逆控制系統(tǒng)的研究，希望能夠幫到大家，讓大家更加了解恒溫恒濕試驗箱哦！1、前言
恒溫恒濕試驗箱是指溫度和濕度都能控制在范圍內(nèi)的試驗箱，主要用于機(jī)械產(chǎn)品、電子產(chǎn)品、生物醫(yī)藥、化工原料、農(nóng)產(chǎn)品、水產(chǎn)品等材料在高溫、低溫、濕熱等環(huán)境條件下貯存、運輸、使用時的適應(yīng)性試驗。由于可程式恒溫恒濕試驗箱控制系統(tǒng)是一個具有多變量、非線性、大時滯、強耦合的熱工系統(tǒng)，在工程實際中，每個回路單獨運行都較正常，但在所有回路同時工作時，整個系統(tǒng)就會不穩(wěn)定。這是由于恒溫恒濕試驗箱系統(tǒng)各控制回路之間相互耦合、相互影響、相互干擾造成的，如果把這些回路看成是互不的而進(jìn)行單獨設(shè)計，顯然極不合理。因此，解決多回路之間的耦合，以達(dá)到穩(wěn)定運行和控制是極為關(guān)鍵的。
2、在恒溫恒濕試驗箱控制中主要存在的難題
（1）檢測儀表與傳感器性能不穩(wěn)定檢測儀表和傳感器的性能直接影響溫濕度的控制效果，由于在可程式恒溫恒濕試驗箱中選擇的監(jiān)測點的數(shù)量較少以及位置不合理，往往是造成傳感器采集的數(shù)據(jù)失真，與實際情況有較大差異，再加上國產(chǎn)的一些溫濕度傳感器的性能不穩(wěn)定，將會大大影響溫濕度控制的效果。
（2）控制回路較多，且相互耦合控制系統(tǒng)由溫度、濕度和壓力傳感器、變風(fēng)量控制器、風(fēng)機(jī)變頻器、加濕裝置及其調(diào)節(jié)閥、表冷器及其調(diào)節(jié)閥、新回風(fēng)調(diào)節(jié)閥等組成，含有送風(fēng)溫度控制、室內(nèi)溫度控制、室內(nèi)相對濕度控制和末端風(fēng)管靜壓控制4個控制回路，且各回路相互耦合。
（3）控制系統(tǒng)建模比較困難可程式恒溫恒濕試驗箱控制系統(tǒng)模型的建立是實現(xiàn)自動控制和系統(tǒng)辨識的基礎(chǔ)。恒溫恒濕試驗箱控制系統(tǒng)模型模型有兩種：解析模型和經(jīng)驗?zāi)Ｐ?。前者研究恒溫恒濕試驗箱控制過程中的空氣流動、傳熱、傳濕等熱力學(xué)特性；后者則根據(jù)實驗或運行結(jié)果，采用多項式擬合等近似方法獲得恒溫恒濕控制過程的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?。這些方法對恒溫恒濕試驗箱的設(shè)計和優(yōu)化起了重要作用，但都是從靜態(tài)的角度考察溫濕度控制過程。溫濕度控制過程是一個多變量、非線性、強耦合、大滯后、非穩(wěn)態(tài)的復(fù)雜過程，需要從動態(tài)的角度研究溫濕度控制過程參數(shù)間的相互耦合關(guān)系，為實現(xiàn)溫濕度控制過程的在線監(jiān)測和自動控制奠定基礎(chǔ)。同時，溫濕度控制過程建模存在著一些無法彌補的缺陷，如建立溫濕度控制的數(shù)學(xué)模型時做的許多假設(shè)有時與實際不符。利用偏微分模型對溫濕度控制過程進(jìn)行模擬時，模型的求解是通過反復(fù)迭代來完成的。不僅模型復(fù)雜，求解困難，而且需要很長的計算時間。因此，建立一個符合實際溫濕度控制過程的理想的數(shù)學(xué)模型是十分困難的，這直接影響了可程式恒溫恒濕試驗箱的控制精度和控制效果。
2、研究方案
2.1研究內(nèi)容
（1）建立恒溫恒濕控制模型并通過相關(guān)軟件進(jìn)行計算機(jī)仿真歸納整理實驗數(shù)據(jù)，進(jìn)行單因素與多因素分析，通過非線性擬合，建立恒溫恒濕試驗箱過程控制的數(shù)學(xué)模型，采用逆控制和模糊控制或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計控制算法，對復(fù)雜過程進(jìn)行線性化解耦以及大滯后補償，并進(jìn)行控制系統(tǒng)的計算機(jī)仿真。
（2）研制一臺自適應(yīng)逆控制的可程式恒溫恒濕試驗箱應(yīng)用前面建立的自適應(yīng)逆控制理論，研制一臺自適應(yīng)逆控制的恒溫恒濕試驗箱。
（3）恒溫恒濕試驗箱控制過程的實驗研究與影響因素分析通過對恒溫恒濕試驗箱控制過程的實驗研究，歸納整理出相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行恒溫恒濕試驗箱的影響因素分析，從而確定影響恒溫恒濕效果的主要因素和次要因素，并對各參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析，決定溫濕度過程控制的控制變量、被控變量和可測干擾等。
2.2研究方法
（1）可程式恒溫恒濕試驗箱手動控制過程的實驗研究方法選擇一恒溫恒濕試驗箱作為測試對象。在沒有安裝自動控制系統(tǒng)時，通過加濕、加熱、排風(fēng)等方式進(jìn)行手動控制的操作記錄，記錄內(nèi)容主要為：運行時間、箱內(nèi)濕度、箱內(nèi)溫度，排風(fēng)流量、排風(fēng)速度、環(huán)境溫度和環(huán)境濕度等。
（2）研制恒溫恒濕試驗箱的研究方法應(yīng)用前面建立的自適應(yīng)逆控制模型，研制一臺恒溫恒濕試驗箱，設(shè)備主要由制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、水箱、恒溫恒濕箱體等主要部分組成。設(shè)備以PLC與溫、濕度控制器為自動化平臺，集成溫度傳感器、濕度傳感器、觸摸屏、固態(tài)繼電器等，組成可程式恒溫恒濕試驗箱電氣控制系統(tǒng)。使用溫濕度傳感器獲得溫濕度的感應(yīng)電壓，直接接入至一臺溫濕度控制器中，根據(jù)自適應(yīng)逆控制模型，輸出0-10V的線性電壓對加熱系統(tǒng)進(jìn)行控制，采用PWM控制方法控制固態(tài)繼電器按照計算得出的通斷頻率，調(diào)節(jié)加濕系統(tǒng)開關(guān)的導(dǎo)通時間，達(dá)到使箱體內(nèi)溫濕度恒定的目的。
（3）建立自適應(yīng)逆控制模型的研究方法歸納整理實驗數(shù)據(jù)，進(jìn)行單因素與多因素實驗結(jié)果分析，通過非線性擬合，建立溫濕度過程控制的數(shù)學(xué)模型。由于溫濕度控制過程是一個較復(fù)雜的多變量、大滯后和非線性熱工過程，需對所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行線性化解耦和大滯后補償，只有這樣，才能便于控制系統(tǒng)設(shè)計的實現(xiàn)。本研究擬采用多變量非線性系統(tǒng)的逆控制方法，完成對過程控制數(shù)學(xué)模型的處理. 軟件擬采MATLAB和SIMULINK進(jìn)行控制系統(tǒng)的仿真實驗。
3.研究的目的和意義
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，恒溫恒濕試驗箱在生產(chǎn)中的用途越來越廣泛，本課題主要研究可程式恒溫恒濕試驗箱自適應(yīng)逆控制技術(shù)，其意義如下：
3.1自適應(yīng)逆控制技術(shù)應(yīng)用于恒溫恒濕試驗箱的控制，可解決其控制過程的瓶頸問題：即多變量、非線性、強耦合以及大滯后復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題。
3.2研究擬采用基于PC機(jī)的開放式控制系統(tǒng)，界面友好，可操作性強，系統(tǒng)便于擴(kuò)展，能滿足控制功能要求，且具有監(jiān)視、采集、控制、數(shù)據(jù)存儲、實時曲線顯示等功能，對同類產(chǎn)品的開發(fā)和研制具有一定的借鑒作用。
3.3課題研制的恒溫恒濕試驗箱應(yīng)用廣泛，功能強大，便于推廣，能產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。因此，研究可程式恒溫恒濕試驗箱的自動控制系統(tǒng)具有理論和實踐的雙重價值。
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