人工气候培养箱温湿度强耦合问题的解决方法

人工气候培养箱是通过制造光照和加湿的环境来培育植物的多功能高精度冷热恒温设备，是人工培育实验中的重要设备。它可用作植物的发芽、育苗、组织、微生物的培养；昆虫及小动物的饲养；水体的分析的BOD的测定及其他用途的人工气候实验。人工气候箱跟光照箱一样，能够提供模拟的自然环境，如合适的温度、湿度、光照度等等，为植物的生长提供必须的环境。另外，人工气候箱的各个参数可以由人工自由设置，免去了自然环境不可控制的烦恼。

温湿度控制是人工气候箱系统的zui有利武器，温湿度控制的同时，我们可以用温湿度自记仪进行测定，随时了解人工气候箱内的温度以及湿度变化。当温度低而加热的时候，水分蒸发，气候箱里面以前制冷或者除湿凝结的水分会蒸发而增加内部的湿度;当温度高而制冷的时候又会使经过制冷器的气流湿度下降而使整个箱体的湿度下降;同样当湿度低而加湿的时候，外部的冷或者热湿气又会改变内部的温度，而湿度高除湿时又必然会导致温度下降。所以温度和湿度的控制是强耦合的。而且不同规格的箱体温度和湿度的耦合程度是不一样的。

另外有时候气候箱要求温湿度多段循环控制，前后两段温湿度是不一样的，而气候箱温湿度控制的数学模型又表明它们具有教大的延迟滞后特性，要达到上升速度快、过渡时间短、且超调小的目的，一般的控制方法很难奏效。

由上述分析可知人工气候培养箱温度和湿度的控制是相互耦合的。这样，温湿度的控制实质上就是一个大滞后、强耦合系统的控制问题。这些特点决定了温湿度控制要获得较高精度有一定的难度。一般人工气候箱采用单独的温控仪和湿度控制仪来实现温湿度控制，而他们的控制方法也大部分是PID类控制方法，对于纯滞后参数时变的系统控制效果也不理想，并且使用起来也不方便，而模糊控制器是不依赖于系统的数学模型的，免去了辨识系统的麻烦，具有很好的鲁棒性和自适应性，很适合模型不确定、参数变化等控制场合，正好可以适应人工气候箱温度湿度控制，所以本人工气候箱控制器采用模糊控制的方法来控制箱体气流的温湿度，同时也使用模糊解耦的方法来解决温度和湿度强耦合的问题。