培養箱溫濕度的控制理論研究現狀

隨著近幾年生命科學技術的飛速發展,涌現出大量的新式實驗室設備(包括多功能、智能進口實驗儀器),而很多實驗室依然使用的一些傳統儀器設備,已經不能滿足高效的實驗需求,大量傳統的儀器設備現己沒有廠家生產和維修。

目前供應商魚龍混雜,有些廠家會過高地宣傳自己產品的性能指標,有時僅僅給出短期指標,或**優指標,或沒有經過長期驗證就給出了很好的測量不確定度(表征測量結果的可信賴程度),致使其置信水平較低〔l]。`優良的可靠性能使儀器設備在市場競爭中立于不敗之地。150江EC17025:1999中5.5明確規定了實驗室儀器設備的校準和質量控制〔2,。體外培養技術己成為眾多科研工作的手段和基礎〔31〔41,并被多種學科所利用,而體外培養需要一個盡量接近活體的生存環境,培養箱便應運而生,其原理是應用人工的方法在培養箱內造成微生物和細胞、細菌生長繁殖的人工環境,如控制一定的溫度、濕度、氣體濃度等。如今無論實驗室的規模大小或級別高低,恒溫恒濕系列的培養箱已成為實驗室的必需設備之一。其中溫濕度是**基本的環境指標,能夠快速達到穩定**目標值的培養箱,受到操作人員的青睞〔5,。而自動控制系統的性能指標主要也是穩、快、準,所以控制系統是培養箱的核心,其控制水平的高低直接關系培養箱性能的優劣。

培養箱內部氣流循環控制流程為:培養箱上電后,循環風機就開始運行,循環風機使箱體內的氣流不停的流動,使箱體中的氣流**終達到相同的溫度和濕度。但培養箱是一種非線性禍合滯后系統,控制很容易超調,且溫濕度超過設定值后很難降下來。培養箱溫濕度藕合模型簡圖如圖1一1所示。目前復雜非線性藕合及滯后系統完善有效控制策略的缺乏,導致這類系統的實時有效控制存在很大困難,常規的控制方法通常很難達到要求,無法為生命科學實驗提供穩定可靠的環境條件。正在興起和發展的智能控制理論研究,為復雜非線性系統的控制開辟了一條新路,也為恒溫恒濕培養箱智能控制系統的研制提供了可靠有效的理論依據。智能控制**域中一個非常活躍而又碩果累累的分支是模糊控制,它既具有系統化的理論,又有著大量的實際應用背景。但是,目前對于培養箱溫濕度的控制理論研究依然極為缺乏,雖然有文章提出了模糊控制的方法,但是沒有給出具體的說明,因而難以為對廣大科研工作者起到很好的指導和借鑒作用。