恒溫恒濕箱溫度控制系統(tǒng)，不僅要求能夠將恒溫恒濕箱內(nèi)部的溫度保持恒定，還要求整個空間中保持一定的溫度均勻性，同時在恒溫恒濕箱內(nèi)不可以出現(xiàn)大的空氣流動和溫度死角所以必須對恒溫恒濕箱的機械結構進行特殊設計。

一、結構設計

這里采用在立方體的箱體結構中劃分出恒溫腔、恒壓腔和制冷腔三個工作腔，整個箱體內(nèi)部是通過空氣的流動來達到溫度恒定的。空氣通過回風口從恒溫腔中流入半導體制冷片的制冷端經(jīng)過冷卻后，在制冷腔中經(jīng)過一次混合，使空氣的溫度比較均勻。這些空氣再從制冷腔中由交流風扇吹入恒壓腔。通過氣流的流動，使制冷片上產(chǎn)生的冷量傳遞到恒溫腔內(nèi)，保證恒溫腔內(nèi)空氣溫度的穩(wěn)定并使空間內(nèi)的溫度場均勻。溫度的穩(wěn)定性主要由控制半導體制冷片的工作電流達到。而溫度場的均勻性是由設計來保證的。

二、工作原理

一個提供箱內(nèi)空氣流動的交流風扇和半導體制冷片上的風扇是非常大的熱源。熱源對過渡過程是有很大的影響的。另外由于整個箱體的密封只是使用了超細保溫棉，其隔熱系數(shù)不高，造成了很大的冷量損失。這些因素都是導致過渡過程長的原因。恒溫恒濕箱參數(shù)的變化造成控制精度降低。由于恒溫恒濕箱工作的環(huán)境是在一個恒溫室內(nèi)，而恒溫室的溫度呈現(xiàn)較大的波動性。這個波動性對于恒溫恒濕箱的結構參數(shù)是有影響的。雖然模糊自適應控制算法在理論上是可以保證其參數(shù)變化時依然能夠達到一定的控制精度的，但是其模糊控制推理規(guī)則和模糊論域都是需要根據(jù)大量的實驗總結出來的。這樣就造成現(xiàn)在所使用的控制規(guī)則和模糊論域不是最佳的。需要繼續(xù)通過大量的實驗來提高現(xiàn)有模糊推理機的適應性由于恒溫恒濕箱上有個觀察窗。雖然這個觀察窗是用多層隔溫玻璃做成，但是由于其對于紅外線沒用阻隔作用，所以當有光源對其照射時會造成恒溫恒濕箱內(nèi)的溫度升高，降低溫度控制精度。

三、理論支持

本項目中各項要求都非常嚴密。通過仿真研究發(fā)現(xiàn)雖然控制在一般過程對象控制中可以得到比較好的效果，但是因為其是建立在確切得知被控對象特性的情況下的控制算法所以對于不確定對象的控制存在很多的困難，最關鍵的就是控制參數(shù)整定。通過仿真實驗可以看出對于同一個對象如果控制參數(shù)選擇不恰當就根本不能達到所要求的控制精度。而且如果被控對象的參數(shù)發(fā)生變化電會造成控制精度的降低。這樣使算法的應用受到了很大的限制。所以必須引入先進的控制理論算法與相結合才能達到理想的效果。學習模糊控制理論并根據(jù)實際控制要求設計了基于模糊推理的自適應控制器。模糊數(shù)學理算法及恒溫恒濕箱系統(tǒng)的有效性。

四、材料選擇

常用的接觸式溫度傳感器有,鉑電阻、熱電偶和半導體熱敏電阻。比較其特點為熱電偶具有測溫范圍廣、測量精度高、便于遠距離、多點、集中檢測和自動控制等優(yōu)點。但是其自由端需要溫度補償,而且在低溫常溫段其測量精度較低等缺點。半導體熱電阻其靈敏度高、且體積小、結構簡單等優(yōu)點。但是其互換性較差,測量范圍有一定的限制。鉑電阻的測量精度高，一般都是以鉑電阻作為標準溫度測量元件。標準鉑電阻可以用一種嚴密、合理的方程來描述其電阻值與溫度的關系。但是其龐大的體積和使用環(huán)境的要求限制了其的應用。精密鉑電阻溫度傳感器用來測量恒溫腔內(nèi)的溫度并作為測量信號傳入控制器。利用專門開發(fā)的精密測量儀表將鉑電阻上的溫度信號通過傳入機里以進行控制計算。