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(diǎn)
文章來源：本站 發(fā)布時(shí)間：2019-07-15 閱讀次數(shù)：次
人工氣候室常用于研究環(huán)境條件對生物生命活動(dòng)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”。
人工氣候室是具有恒溫、恒濕、恒CO2、恒光照功能，同時(shí)也具備調(diào)溫、調(diào)濕、調(diào)CO2、調(diào)光照功能的大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備，是生物、遺傳、醫(yī)學(xué)、農(nóng)林業(yè)等生產(chǎn)和科研部門的理想實(shí)驗(yàn)設(shè)備，廣泛應(yīng)用于植物的發(fā)芽、育苗、組織細(xì)胞和微生物的培養(yǎng)等。它主要由主控制柜、溫濕度控制設(shè)備、CO2濃度控制設(shè)備及光照強(qiáng)度控制設(shè)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(diǎn)”，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(dòng)和種子中儲(chǔ)存物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與運(yùn)轉(zhuǎn)，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(xì)苗生長期因?yàn)楦等跣?，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(huì)造成細(xì)苗徒長或爛根。營養(yǎng)生長期作物抗旱能力增強(qiáng)，但是由于處于營養(yǎng)制造積累時(shí)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(jié)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(jié)果等均與日照長度有密切關(guān)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(jié)構(gòu)的影響作用不同。促進(jìn)蛋白質(zhì)合成，而紫外光與維生素C的合成有關(guān)。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(guān)鍵。
以某學(xué)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%。
目前人工氣候室溫濕度控制的主要難點(diǎn)有：
1、溫濕度控制對象的非線性時(shí)變性、大滯后性等；
2、溫度濕度的耦合性；
3、在由一個(gè)時(shí)段運(yùn)行結(jié)束跳轉(zhuǎn)至下一時(shí)段運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)溫濕度瞬時(shí)誤差可能很大，對控制造成很大困擾；
4、對光照、CO2進(jìn)行控制時(shí)的內(nèi)部干擾和系統(tǒng)本身的外部環(huán)境干擾嚴(yán)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(qiáng)適應(yīng)性強(qiáng)，針對人工氣候室溫濕度控制的難點(diǎn)，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(jìn)行控制，直到溫度控制滿足系統(tǒng)要求再對濕度進(jìn)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(jìn)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(shí)還有時(shí)段跳轉(zhuǎn)時(shí)的平滑快速控制問題，因此用模糊控制與模糊PID控制分時(shí)復(fù)用的方法對溫度進(jìn)行控制。用模糊控制的快速適應(yīng)性實(shí)現(xiàn)平滑快速的控制，用模糊PID控制實(shí)現(xiàn)強(qiáng)抗干擾性的精確控制。
目前人工氣候室按應(yīng)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(shí)驗(yàn)室，同時(shí)也具有一定數(shù)量單因子的調(diào)控實(shí)驗(yàn)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！
