智能恒溫?fù)u床采用模糊PID控溫技術(shù)的優(yōu)勢

    隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和自動化程度的不斷提高，我國儀器儀表行業(yè)也發(fā)生了新的變化并獲得了新的發(fā)展。在這種趨勢下，儀器儀表產(chǎn)業(yè)的也會向高科技化方向發(fā)展。對儀器儀表的要求也越來越高、越來越多，對于儀器儀表的很多特性包括快速性、穩(wěn)定性、可靠性、靈敏度等都有了比以前更好的要求。

    溫度是一個基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度密切相關(guān)。溫度傳感器是應(yīng)用廣，也是早開發(fā)的一類傳感器。由于半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展，接連研發(fā)出PN結(jié)溫度傳感器以及半導(dǎo)體溫度傳感器。目前，常用的溫度檢測器件有兩種：分別為熱電偶和熱電阻。

    在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，存在著大量的對溫度敏感的物品，例如疫苗、血液、生物制劑等，它們通常要求從生產(chǎn)的首端到使用的末端全程處于相對恒溫的條件下，以保證其有效性。如何知道是否達(dá)到這一要求就需要對冷鏈的全程進(jìn)行溫度的監(jiān)測和控制，因此溫度監(jiān)測和控制是恒溫系統(tǒng)*的重要一環(huán)。

    智能恒溫?fù)u床（智能恒溫振蕩器）是生物、制藥、醫(yī)學(xué)實(shí)驗和生產(chǎn)中*的重要設(shè)備。一般情況下， 溫度控制系統(tǒng)要維持搖床箱體內(nèi)部溫度穩(wěn)定，為實(shí)驗提供所需的溫度場。然而生 化反應(yīng)往往反應(yīng)時間長。對溫度控制精度、安全性和穩(wěn)定性都有較高的要求，而且反應(yīng)過程中常常出現(xiàn)吸熱和放熱現(xiàn)象，常使控制對象呈現(xiàn)時變非線性特點(diǎn)。針對被控對象的特點(diǎn)，常州英格爾儀器制造有限公司研發(fā)的智能恒溫?fù)u床選用模糊控制與PID控制結(jié)合的方法來對箱體內(nèi)溫度進(jìn)行控制。

    智能恒溫?fù)u床的控制系統(tǒng)，核心任務(wù)是恒溫?fù)u床的溫度以及速度控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。由于智能恒溫?fù)u床主要用于生物實(shí)驗，對溫度的要求很高，因此不能像通常所做的PID調(diào)節(jié)那樣，經(jīng)過幾個調(diào)節(jié)周期后到達(dá)穩(wěn)態(tài)。針對這種情況常州英格爾儀器制造有限公司采用了—種將PID與模糊控制相結(jié)合的控制算法。該算法在PID控制算法的基礎(chǔ)上增加了模糊控制，達(dá)到PID控制的參數(shù)自適應(yīng)控制，從而改善了系統(tǒng)的動態(tài)性能，在一定程度上消除了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。該算法不僅能滿足控制精度的要求，而且能適應(yīng)不同的環(huán)境和工況。

    要控制溫度，首先要能的測量溫度。鉑電阻PT100加上信號調(diào)理電路構(gòu)成溫度檢測系統(tǒng)，在硬件上可以達(dá)到很高的精度。 通過模糊PID控制算法.在6~60℃的控溫范圍內(nèi)可使控溫精度達(dá)到±0.1℃,常用的Pt電阻接法有三線制和兩線制，其中三線制接法的優(yōu)點(diǎn)是將PT100的兩側(cè)相等的導(dǎo)線長度分別加在兩側(cè)的橋臂上，使得導(dǎo)線電阻得以消除。

    由于鉑電阻的電阻值與溫度成非線性關(guān)系，所以需要進(jìn)行非線性校正，校正分為模擬電路校正和微處理器數(shù)字化校正，模擬校正有很多現(xiàn)成的電路，其精度不高且易受溫漂等干擾因素影響，數(shù)字化校正則需要在微處理系統(tǒng)中使用，將Pt電阻的電阻值和溫度對應(yīng)起來后存入EEPROM中，根據(jù)電路中實(shí)測的AD值以査表方式計算相應(yīng)溫度值。為了提高溫控的精度，常州英格爾智能恒溫?fù)u床采用數(shù)字化校正，因此只需將PT100測得的溫度變化轉(zhuǎn)換成電壓信號，通過橋式測溫電路方法，輸出至主控單元的AD模塊，通過軟件校正來得到的溫度。