恒溫恒濕培養箱智能控制系統研究現狀及發(fā)展趨勢

目前使用的恒溫恒濕系列培養箱主要分為三種：直接電熱式培養箱、生化培養箱和二氧化碳培養箱。其發(fā)展經(jīng)歷了從指針式到數字式顯示再到如今的觸摸液晶屏顯示；從模擬控制到如今的數字控制；從±1℃提高到0.1℃甚至更高的控制精度；從小到大的箱體體積，甚至發(fā)展到幾百立方米大的步入式恒溫恒濕實(shí)驗室。

八十年代以前，我國實(shí)驗室無(wú)論規模大小或級別高低，使用的恒溫恒濕培養箱大多數都是從西方國家引進(jìn)的，價(jià)格自然比較昂貴。隨著(zhù)生物技術(shù)已成為我國高技術(shù)戰略領(lǐng)域中的發(fā)展重點(diǎn)之一，我國也開(kāi)始自主研究生產(chǎn)培養箱。雖然國產(chǎn)培養箱價(jià)格便宜，甚至只有進(jìn)口設備一半左右，但大多數實(shí)驗室仍然熱衷于進(jìn)口的培養箱，主要是因為國產(chǎn)貨目前在溫度、濕度等指標的控制精度、穩定性、可靠性等方面滿(mǎn)足不了用戶(hù)的使用要求，尤其是一些科研單位為了科研工作正常進(jìn)行，不惜花費巨資去購置進(jìn)口貨，更有甚者干脆只使用進(jìn)口產(chǎn)品。

雖然進(jìn)口產(chǎn)品質(zhì)量上比較有保障，但價(jià)格昂貴，而且售后服務(wù)不是很方便。我國目前培養箱的生產(chǎn)尚處于初級階段，從為滿(mǎn)足生物技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的需求來(lái)講，還有很大差距，而今后醫藥、農業(yè)方面都是有待大力扶持振興的薄弱方面。因此，培養箱是很富有潛在市場(chǎng)的一個(gè)產(chǎn)品。我國實(shí)驗設備亟需更新?lián)Q代，高質(zhì)量、高水平的國產(chǎn)培養箱將替代進(jìn)口產(chǎn)品。

普通的恒溫恒濕裝置中所使用的控制算法一般為開(kāi)關(guān)控制和PID控制訂。常規PID算法是過(guò)程控制中應用最為廣泛的一種基本控制規律，具有穩定性高、魯棒性好等優(yōu)點(diǎn)，但其對時(shí)變非線(xiàn)性系統來(lái)說(shuō)控制就難以達到很好的效果。而模糊控制不用建立數學(xué)模型，根據實(shí)際系統的輸入輸出的結果數據，參考現場(chǎng)操作人員的運行經(jīng)驗，就可對系統進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。模糊控制實(shí)際上是一種非線(xiàn)性控制，從屬于智能控制的范疇M。模糊控制能獲得良好控制效果的關(guān)鍵是要有一個(gè)完善的控制規則。但由于模糊規則是人們對受控對象或過(guò)程模糊信息的歸納，對高階、大時(shí)滯、非線(xiàn)性、時(shí)變參數以及隨機干擾嚴重的復雜控制對象或過(guò)程，人們往往難以總結完整的經(jīng)驗或認識比較貧乏，這使得單一的模糊控制有時(shí)很粗糙，難以適應同的運行狀態(tài)，控制效果也受到影響。