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微生物培養(yǎng)箱溫濕度控制技術(shù)

返回列表 來源:未知 發(fā)布日期:2022-12-12 08:22【

在微生物培養(yǎng)箱研究早期,由于溫度和濕度控制經(jīng)常出 現(xiàn)串?dāng)_,因此有技術(shù)人員提出了將溫度和濕度單獨進行控制 的設(shè)想。該設(shè)想將微生物培養(yǎng)箱的整個控制系統(tǒng)改為雙閉環(huán) 控制,系統(tǒng)設(shè)定“溫度”為優(yōu)先級控制,當(dāng)溫度調(diào)控到目標(biāo)值 后,再調(diào)節(jié)培養(yǎng)箱內(nèi)濕度值。由于雙閉環(huán)控制避免了溫度、濕 度相互影響,可以保證溫濕度都達(dá)到預(yù)期的控制要求。但是現(xiàn) 階段這種設(shè)想還處于試驗階段,具體的應(yīng)用效果還有待進一 步的驗證和優(yōu)化。


目前,比較成熟的微生物培養(yǎng)箱溫濕度控制技術(shù),是借助 于設(shè)備內(nèi)置的單片機(小型計算機),通過人為錄入程序,根據(jù) 程序算法對培養(yǎng)箱內(nèi)的溫濕度進行控制。同時,在培養(yǎng)箱內(nèi)部 安裝多個傳感裝置,這些傳感器可以分別收集溫度信號、濕度 信號,然后將其轉(zhuǎn)化為二進制信號被單片機所識別。單片機根 據(jù)程序指令,自動微調(diào)溫度和濕度,精確值可以滿足微生物培 養(yǎng)的要求。這種基于程序算法的溫濕度控制技術(shù),雖然具有一 定的應(yīng)用優(yōu)勢,但是對硬件要求較高。


PID 控制器是一種典型的反饋回路控制裝置,前端數(shù)據(jù)采 集器將收集到的信號傳遞到控制單元中,與控制單元內(nèi)部數(shù)據(jù) 庫的存儲信息進行比較,然后將兩者之間的差值作為新的輸入 值,完成參數(shù)的調(diào)整。就目前來看,市場上 70% 左右的微生物 培養(yǎng)箱,都是采用這種傳統(tǒng) PID 控制算法。這種算法的應(yīng)用優(yōu) 勢在于具有較強的自適應(yīng)能力,可以通過技術(shù)人員編寫的調(diào)控 指令,對不同型號、參數(shù)的微生物培養(yǎng)箱進行動態(tài)調(diào)整,從而提高了經(jīng)濟利用價值。但是隨著新技術(shù)的應(yīng)用,這種基于傳統(tǒng)算 法的控制技術(shù),也逐漸暴露出一些問題,例如信息化程度不高, 尤其是在一些溫濕度要求精度較高的條件下,傳統(tǒng) PID 算法由 于精度達(dá)不到要求,而難以滿足微生物培養(yǎng)的需要。


微生物對于培養(yǎng)箱內(nèi)環(huán)境變化的敏感程度較高,尤其是那 些具有較高科研價值或經(jīng)濟價值的微生物,如果因為溫濕度控 制不當(dāng)導(dǎo)致微生物大量死亡或科研工作失敗,將會造成嚴(yán)重的 損失。因此,在傳統(tǒng) PID 控制算法的基礎(chǔ)上,近年來技術(shù)人員 致力于進行技術(shù)改良,克服傳統(tǒng) PID 控制算法的缺陷。智能 PID 控制算法結(jié)合了近年來蓬勃發(fā)展的人工智能技術(shù),其應(yīng)用 優(yōu)勢主要體現(xiàn)在三個方面:第一,融入了模糊算法,可以更加便 捷、自動地調(diào)整控制變量,使溫度、濕度值的精確性滿足微生物 培養(yǎng)要求;第二,對硬件設(shè)備的要求降低,無形中降低了技術(shù)成 本;第三,可以利用智能控制實現(xiàn)外部硬件設(shè)備聯(lián)動,除了可以 應(yīng)用于微生物培養(yǎng)外,還可以應(yīng)用到其他控制環(huán)境中。

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