培养箱温湿度的控制理论研究现状

随着近几年生命科学技术的飞速发展,涌现出大量的新式实验室设备(包括多功能、智能进口实验仪器),而很多实验室依然使用的一些传统仪器设备,已经不能满足高效的实验需求,大量传统的仪器设备现己没有厂家生产和维修。
目前供应商鱼龙混杂,有些厂家会过高地宣传自己产品的性能指标,有时仅仅给出短期指标,或**优指标,或没有经过长期验证就给出了很好的测量不确定度(表征测量结果的可信赖程度),致使其置信水平较低〔l]。`优良的可靠性能使仪器设备在市场竞争中立于不败之地。150江EC17025:1999中5.5明确规定了实验室仪器设备的校准和质量控制〔2,。体外培养技术己成为众多科研工作的手段和基础〔31〔41,并被多种学科所利用,而体外培养需要一个尽量接近活体的生存环境,培养箱便应运而生,其原理是应用人工的方法在培养箱内造成微生物和细胞、细菌生长繁殖的人工环境,如控制一定的温度、湿度、气体浓度等。如今无论实验室的规模大小或级别高低,恒温恒湿系列的培养箱已成为实验室的必需设备之一。其中温湿度是**基本的环境指标,能够快速达到稳定精确目标值的培养箱,受到操作人员的青睐〔5,。而自动控制系统的性能指标主要也是稳、快、准,所以控制系统是培养箱的核心,其控制水平的高低直接关系培养箱性能的优劣。
培养箱内部气流循环控制流程为:培养箱上电后,循环风机就开始运行,循环风机使箱体内的气流不停的流动,使箱体中的气流**终达到相同的温度和湿度。但培养箱是一种非线性祸合滞后系统,控制很容易超调,且温湿度超过设定值后很难降下来。培养箱温湿度藕合模型简图如图1一1所示。目前复杂非线性藕合及滞后系统完善有效控制策略的缺乏,导致这类系统的实时有效控制存在很大困难,常规的控制方法通常很难达到要求,无法为生命科学实验提供稳定可靠的环境条件。正在兴起和发展的智能控制理论研究,为复杂非线性系统的控制开辟了一条新路,也为恒温恒湿培养箱智能控制系统的研制提供了可靠有效的理论依据。智能控制领域中一个非常活跃而又硕果累累的分支是模糊控制,它既具有系统化的理论,又有着大量的实际应用背景。但是,目前对于培养箱温湿度的控制理论研究依然极为缺乏,虽然有文章提出了模糊控制的方法,但是没有给出具体的说明,因而难以为对广大科研工作者起到很好的指导和借鉴作用。