基于模糊PID参数自整定的细胞培养箱温度控制算法
详细信息    查看全文 | 推荐本文 |
  • 英文篇名:Research on Temperature Control of Cell Incubator Based on self-tuning fuzzy PID Algorithm
  • 作者:刘大军 ; 胡舜迪 ; 史振志 ; 赵鹏 ; 闻路红
  • 英文作者:Liu Dajun;Hu Shundi;Shi Zhenzhi;Zhao Peng;Wen Luhong;The Research Institute of Advanced Technologies,Ningbo University;
  • 关键词:细胞培养箱 ; 模糊PID参数自整定 ; 极小超调 ; 高控制精度
  • 英文关键词:cell incubator;;self-tuning fuzzy PID;;fast response;;little overshoot;;high precision
  • 中文刊名:JZCK
  • 英文刊名:Computer Measurement & Control
  • 机构:宁波大学高等技术研究院;
  • 出版日期:2017-06-25
  • 出版单位:计算机测量与控制
  • 年:2017
  • 期:v.25;No.225
  • 基金:国家自然科学基金青年基金(81401452);国家自然科学基金青年基金(11602116);; 浙江省自然科学基金(Q16A020002);; 宁波大学科研基金(XYL15023)
  • 语种:中文;
  • 页:JZCK201706013
  • 页数:4
  • CN:06
  • ISSN:11-4762/TP
  • 分类号:51-54
摘要
针对细胞培养箱温度控制具有非线性、时滞性、易受干扰且难以建立精确的数学模型的特点,传统的PID控制方法对于快速维持系统箱内温度稳定存在一定的局限性;提出了以温度误差和误差变化率为控制输入,培养箱内温度为控制量的模糊PID参数自整定的温度控制算法,实现了对PID参数的实时在线修正;实验表明,该模糊PID参数自整定温度控制算法,温度从26℃上升到目标温度37℃,建立稳态的时间为2890s,温度超调极小;系统温度控制精度为±0.05℃,并在相同型号的细胞培养箱上同样得到验证;在控制稳定性方面获得了比传统PID控制更好的控温效果,稳定快,极小超调,温度控制精度高,能满足细胞培养箱温度控制的要求。
        The temperature control of cell incubator has some characteristics,for example,varing nonlinearity,time-lag,strongly coupling and difficult to establish accurate mathematical model of the object,and the traditional PID control also has some faults in holding the steady of cell incubator rapidly.In this paper,temperature deviation and temperature deviation rate as input,incubator temperature as control,the self-tuning fuzzy PID algorithm is proposed,which can achieve the real-time on-line correction of PID parameters.Experimental results show that the system stabilized the temperature within 37℃in 2890 seconds when it rose from 26℃ to 37℃.The stabilized temperature overshoot range in little area and the temperature accuracy can keep in±0.05℃,and it was demonstrated on another incubator.The temperature regulation results show that the control algorithm better than traditional PID control of fast response,little overshoot,high precision,it can satisfy demands of temperature control of cell incubator.
引文
[1]Marx V.Cell culture:A better brew[J].Nature,2013,496(7444):253-8.
    [2]诸静.模糊控制原理与应用[M].北京:机械工业出版社,1995.
    [3]李士勇.模糊控制和智能控制理论与应用[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1990.
    [4]刘金琨.先进PID控制的Matlab仿真[M].3版.北京:电子工业出版社,2011.
    [5]王炯.恒温恒湿培养箱智能控制系统研究[J].科技创新与应用,2012(31):42-42.
    [6]丁彦闯,王伟.基于DSP的模糊PID温度控制系统设计[J].现代科学仪器,2009(5):57-59.
    [7]戴俊珂,姜海明,钟奇润,等.基于自整定模糊PID算法的LD温度控制系统[J].红外与激光工程,2014,43(10):3287-3291.
    [8]Kazmer D,Barkan P.The process capability of multi-cavity pressure control for the injection molding process[J].Polymer Engineering&Science,1997,37(11):1880-1895.
    [9]陈乐.医用恒温箱控温系统[D].北京:北京交通大学,2007.
    [10]马爽.恒温恒湿培养箱智能控制系统的研制[D].广州:南方医科大学,2010.
    [11]覃强.模糊PID温度控制方案的仿真优选及其实现[D].北京:中国科学院电工研究所,2002.
    [12]廖明.智能多点模糊PID温度控制系统[D].上海:上海交通大学,2007:10.
    [13]孙建平,闫蕾,李妍,等.基于改进遗传算法的模糊PID控制器设计[J].仪器仪表学报,2006,27(Z3):1991-1992.
    [14]孙航,韩红霞,曹立华,等.大型光电经纬仪速度环PID参数模糊自整定研究[J].仪器仪表学报,2013,34(10):2388-2394.
    [15]薛生虎,李东升,叶子弘,等.基于多传感器融合技术的PCR仪温度校准系统[J].仪器仪表学报,2011,32(6):1232-1237.
    [16]谢强军,区志励,蔡晋辉.混合参数自调整模糊PID控制在啤酒发酵中的应用[J].仪器仪表学报,2006,27(z1):831-832.

© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号

地址:北京市海淀区学院路29号 邮编:100083

电话:办公室:(+86 10)66554848;文献借阅、咨询服务、科技查新:66554700