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教你如何選擇優(yōu)質(zhì)的人工氣候室,解決溫濕度控制的主要難點

文章來源:本站 發(fā)布時間:2019-07-15 閱讀次數(shù):213次

 人工氣候室常用于研究環(huán)境條件對生物生命活動的影響,也可用于某些生物的栽培、馴化、育種等工作。其規(guī)模及可控條件則根據(jù)需要確定。小型的稱“人工氣候箱”。

教你如何選擇優(yōu)質(zhì)的人工氣候室,解決溫濕度控制的主要難點

 

人工氣候室是具有恒溫、恒濕、恒CO2、恒光照功能,同時也具備調(diào)溫、調(diào)濕、調(diào)CO2、調(diào)光照功能的大型實驗設備,是生物、遺傳、醫(yī)學、農(nóng)林業(yè)等生產(chǎn)和科研部門的理想實驗設備,廣泛應用于植物的發(fā)芽、育苗、組織細胞和微生物的培養(yǎng)等。它主要由主控制柜、溫濕度控制設備、CO2濃度控制設備及光照強度控制設備等組成。

溫度、照度和濕度是影響植物生長周期的重要因素。溫度是影響作物生長發(fā)育的最重要的環(huán)境因子之一,它影響作物體內(nèi)的一切生理變化。每一種作物的生長發(fā)育,對溫度都有一定的要求,都有濕度的“三基點”,即最低溫度、最適溫度和最高溫度。

在種子發(fā)芽期,需要大量的水分以便原生質(zhì)的活動和種子中儲存物質(zhì)的轉化與運轉,利于胚根抽出并向種胚供給水分。如果水分不足,種子雖能萌發(fā),但胚軸不能生長成成苗。細苗生長期因為根系弱小,抗旱能力較弱,因此土壤要經(jīng)常保持潮濕。但過高的土壤濕度往往會造成細苗徒長或爛根。營養(yǎng)生長期作物抗旱能力增強,但是由于處于營養(yǎng)制造積累時期,生長旺盛,因此需水量大,對土壤含水量和空氣濕度要求高。

開花結果期空氣濕度宜低,以免影響開花、授粉和種子成熟。植物各部分的生長發(fā)育,包括莖的伸長、根的發(fā)育、休眠、發(fā)芽、開花以及結果等均與日照長度有密切關系。

作物一般在日光的全光譜下生長,但不同的光譜成分對作物的光合作用、色素形成以及形態(tài)結構的影響作用不同。促進蛋白質(zhì)合成,而紫外光與維生素C的合成有關。因此,長期、穩(wěn)定和可靠的溫度、照度和濕度是決定人工氣候室優(yōu)劣的關鍵。

以某學院人工氣候室為例,控制系統(tǒng)性能要求中,對溫度的控制要求最高,要求控制精度在±1℃,其次是對濕度的控制要求,控制精度要求在±5~±10%。

教你如何選擇優(yōu)質(zhì)的人工氣候室,解決溫濕度控制的主要難點

 

目前人工氣候室溫濕度控制的主要難點有:

1、溫濕度控制對象的非線性時變性、大滯后性等;

2、溫度濕度的耦合性;

3、在由一個時段運行結束跳轉至下一時段運行時,系統(tǒng)溫濕度瞬時誤差可能很大,對控制造成很大困擾;

4、對光照、CO2進行控制時的內(nèi)部干擾和系統(tǒng)本身的外部環(huán)境干擾嚴重。

由理論可知,PID控制能夠做到無靜差控制,模糊控制抗干擾能力強適應性強,針對人工氣候室溫濕度控制的難點,提出以下控制方案:

1、相對于溫度變化對濕度的影響,濕度變化對溫度的影響可忽略,因此先對溫度進行控制,直到溫度控制滿足系統(tǒng)要求再對濕度進行控制,解決溫濕度耦合問題;

2、濕度控制精度要求不高,但需要克服多種干擾,因此,用模糊控制對濕度進行控制既可以滿足要求;

3、溫度控制除了步及精度、干擾等問題,同時還有時段跳轉時的平滑快速控制問題,因此用模糊控制與模糊PID控制分時復用的方法對溫度進行控制。用模糊控制的快速適應性實現(xiàn)平滑快速的控制,用模糊PID控制實現(xiàn)強抗干擾性的精確控制。

教你如何選擇優(yōu)質(zhì)的人工氣候室,解決溫濕度控制的主要難點

 

目前人工氣候室按應用范圍,可分為通用型和專用型兩種。通用型多為綜合因子的調(diào)控實驗室,同時也具有一定數(shù)量單因子的調(diào)控實驗室。專用型常為研究某一對象所專用,大都是小型可變控制系統(tǒng)的人工氣候室。因此要看大家選擇怎樣的人工氣候室了!

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