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对温室自动控制系统的基本要求

温室控制（调节）系统的工作品质，直接影响着产品的产量、品质和效益。因此，对控制系统的基本要求有：

1．可靠性

由于温室内的高温、高湿和存在腐蚀性气体，所以控制装置是处于一个十分不利的环境下长期工作，为此要求配套的设施和器材具有较高的可靠性，为了提高可靠性，在具体装置中可采用光电隔离，屏蔽、滤波，电源和接地系统抗干扰措施等，以及采用适当的防潮、防腐蚀等工程措施，保证控制设施长期安全、正常的工作。

2．调控精度

在室温生产中，影响生物体生长发育的环境因素如光照、温度、湿度、CO₂浓度等，对不同的生长发育的阶段都有较严格的范围，因此，为保证生物体优质和高产、稳产，控制系统的精确度至关重要。这里要指出的是：在生物环境工程中对某一被调参数的控制精度并不像电子和机械工程中那么高，如西红柿种子发芽的适宜温度在20℃~30℃（上限为35℃，下限为10℃），开花温度在15℃以上，均有一个适宜的温差范围，即要求控制系统的控制精度只要在该适宜范围内即可。

3．适应性

现代的自动化温室造价都很高，因此，不能单生产某一种作物品种。要根据作物品种不同和在各个不同的生长发育阶段对环境的要求，灵活方便地调整各被控环境因子，以满足作物生长发育的需求，获得高产和优质的成果。

问题思考

对温室自动控制系统的基本要求，可以给温室自动控制系统设计工作提供哪些启示？

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自动调节系统与调节规律

当系统输入为常值或随时间缓慢变化值时，能保证在干扰作用下也能使系统输出自动保持恒定的预期值，称此为自动调节系统。

任何调节系统调节过程的优劣，都取决于调节对象的特性，一般来说，调节对象的特性难以人为加以改变。因此，要想获得满意的调节效果，就应该根据调节要求，选择（设计）具有合适的调节规律的调节器（一般称之为控制器）。

所谓调节规律，是指调节器的输出与其输入信号之间的关系随时间变化的规律。

图4-25，就是一个自动调节系统，它采用的是双位调节规律。当室温降到一定温度时，感温元件中的波纹管收缩，并带动继电器触点闭合，将电磁阀门全打开，热水进入，使室温升高。当室温升到某一值时，波纹管跟着膨胀，继电器触点断开，电磁阀门关闭，热水停止入内。可见，波纹管的输入信号是温度，输出信号时波纹管收缩或膨胀而引起的位移。波纹管的位移随室温的变化而变化的规律，就是它的调节特性或调节规律。从系统设计的角度来看，选择具有合适特性的波纹管，属于调节器的设计。

调节系统是控制系统的一种。对于控制系统而言，同样存在控制规律、控制器的设计，而且，这是控制系统设计的重要内容。控制器的设计，需要做定量计算与求解、需要做权衡、需要做优化等工作。

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另一类控制系统响应曲线

以图4-28中的曲线为例，表示飞机的θ(t)跟随θ₀(t）的过程。

首先，看指令输入信号的变化：

θ₀ (t）在t₁时刻，从原来的某一个值（与左侧时间轴重合的水平线所示），跃变为另一个新值（蓝色水平虚线所示）。原有值到新值，连接起来的就是折线①，像一个台阶。这表示指令要求飞机俯仰角突变（这类信号常被称为阶跃信号）。

再来看输出信号是怎样变化的：机体的实际θ(t)，自t₁时刻开始，从原来的值（时间轴上t₁那个点对应的值），沿着红色曲线②逐渐上升；然后，随着时间的推移，曲线②围绕着表示θ₀ (t）新值的水平直线①，形成了一条波浪式的光滑曲线；再往后，到了t₂时刻，θ(t)才趋近θ₀ (t），进入稳态。因此，θ(t)跟随θ₀ (t)，需要经过一个跟随指令的动态工作过程。

你注意到了这种跟随特性的突出特点了吗？在（t₂---t₁)时间段内，系统依据角偏差量（θ₀-θ(t)）进行控制，导致θ(t)曲线相对θ₀ (t)的新值上下波动，常称此现象为幅值震荡，简称震荡。具有震荡，便是这个控制系统跟随特性的突出特点。或者说，这条俯仰角跟随曲线表明这个控制系统具有震荡特性。