基于人工气候室的温湿度控制

由前面可知，设ET、ETc、△Kp、△Ki和△Kd的模糊论域均为{-3，-2，-1，0，1，2，3}，并划分成7档的语言变量模糊集合：ET=ETc= △Kp=△Ki=△Kd={NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}，对应为{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}，隶属函数仍选择如图4所示三角形分布。根据控制原则及PID参数整定原则，可以总结出△KP、△KI和△KD的控制规则的语言描述如下：


3 系统运行状况
为了对设计好的温湿度控制器进行测试，在内蒙古大学生物学院人工气候室的现场，设定2个运行时段，时段1设置参数为：温度25℃、湿度60％、二氧化碳500p pm、光照3级；时段2设置参数为：温度15℃、湿度70％、二氧化碳500 ppm、光照3级。为了便宜测试，各时段运行时间均设置为30分钟，且循环运行。每分钟记录一次数据绘制出如图6所示的实时温湿度曲线。
系统运行前温度为30℃，湿度为50％。由图6可知：

时段1：先对温度进行模糊PID控制，温度5分钟内基本到达控制精度范围(25℃±1)。然后对湿度进行模糊控制，图中显示，湿度快速(大约7分钟)到达控制精度范围内(60％±5)。
时段2：当系统运行到30分钟时，到达时段切换点进入时段2。当前温湿度为时段1的控制温湿度25℃和60％，而时段2的设定温湿度为15℃和70％，系统瞬时误差很大。系统任然先对温度进行模糊控制，使其快速到达控制点15℃左右，然后用模糊PID对其进行精确控制，使其控制在要求精度范围(15℃±1)内。当温度达到控制要求后，对湿度进行模糊控制，同样很快到达控制要求范围(70％±5)内。

4 结论
不难看出，温度的变化对湿度影响明显大于湿度的变化对温度的影响(由图可知湿度变化时温度基本没有波动)，因此选择先温控后湿控的解耦方法是行之有效的。系统的响应速度较快(温度5分钟左右达到控制要求，湿度7分钟左右达到控制要求)、超调量小(温度小于2 ℃，湿度小于10％)、控制精度高(温度±1℃，湿度±5％)，同时在时段切换点能做到快速平滑的控制要求。结合了模糊控制和PID控制的优点又避免了二者的不足，两者相结合，使人工气候室的温湿度控制效果达到最佳。