人工氣候箱溫室度模糊控制及模糊解耦

人工氣候箱溫濕度智能模糊控制分為溫濕度模糊控制和溫濕度模糊解耦兩部分。設Et為溫度誤差,劃分為7個變量等級(NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB),E′t為溫度誤差變化率,也劃分為7個變量等級(NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB),溫度輸出控制為Ct。由氣候箱溫度控制經驗,得出一系列控制規則為:IF Et IS NB AND E′t IS NB, THEN Ct IS PB;IF EtIS NM AND E′t IS Z, THEN Ct IS PM；各個變量的論域范圍為:{E} ={-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6};{E′} = {- 6, - 5, - 4, - 3, - 2, - 1,0,1,2,3,4,5,6};{C} = {- 7, - 6, - 5, - 4, - 3, - 2, - 1,0,1,2,3,4,5,6,7}。

經過模糊關系計算得出模糊關系矩陣,Rt= (Et×E′t)·Ct。然后可以計算模糊輸出Ct= (Et×E′t)·Rt。對于所有的Et和E′t計算出Ct,再使用重心法得到相應的模糊控制量,整理后得到控制輸出表。由于模糊控制的離散性和預先規則的不確定性,有些計算可能和實際經驗不太相符合,所以經過實際控制實驗后將控制輸出表進行了一些修改,最后得到一些結果。將結果預先存入控制器,實際控制時只需要根據溫度誤差和誤差變化查表就可以得到相應的控制量。采用同樣的方法可以得到濕度模糊控制的輸出控制表。而溫度控制和濕度控制存在著強耦合,溫度和濕度各自獨立的使用模糊控制或者其他的控制方法而不考慮它們的耦合現象,控制的效果是不會好的,甚至會出現振蕩的現象。由于溫度和濕度的控制相互影響,他們的數學模型又很難建立,而且不同型號的氣候箱其關系又是不太一樣的,所以一般的解耦方法是不太有效的,這里采用一種簡單而有效的方法,即采用模糊推理的方法,根據前面模糊控制輸出的結果,再進行模糊推理得出解耦補償輸出,解耦補償輸出和前面模糊輸出合成以后再進行實際的控制輸出。

當人工氣候箱采用上文所說的溫濕度耦合控制時，比用PID控制要有效率，控制效果超調小,響應快,很快達到控制輸出。而且溫度控制精度可以達到±0.5℃,濕度可以達到±3%，因此又被叫做智能人工氣候箱。人工氣候箱與光照培養箱相比，對環境參數控制的更加全面。光照培養箱是控制光照和溫度，而不能控制濕度。