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论文根据目前国内外深海微生物培养的现状,建立了一套由计算机闭环控制的包括高温高压反应釜和循环流动装置等设备的高温高压模拟平台,可以模拟深海微生物生长的各种不同环境并进行控制,用于生物基因工程的开发与研究。作者从总体方案论证,液压系统设计,电控器系统设计、控制策略研究、软件设计等角度论述了高温高压模拟平台系统的设计过程,着重分析研究了反应釜温度控制策略,并将研究成果应用到了国家“863”项目“高温高压传感器检测校正平台控制系统研制”、国际海底区域研究开发“十五”课题“模拟深海极端环境的船载微生物培养装置”以及中国科学院仪器研制项目“极端海底环境分子生物地球化学多级模拟反应和监测系统研制”三个项目的开发工作中。现场实验表明,所研制的高温高压模拟平台达到并超过了设计要求,是目前在深海微生物培养领域国内外性能指标领先的一套微生物培养系统。 全文分为七章。 第一章阐述了研究意义以及目前国内外深海微生物培养领域及相似领域的研究现状。分析了几种现有深海微生物培养装置的总体方案,以及高温高压模拟平台系统目前已有研究基础及成果,着重介绍了温度控制技术的研究现状。 第二章介绍了高温高压模拟平台系统总体方案设计,指出该系统与同类高温高压系统相比存在的优缺点;同时论述了串、并联多釜反应装置的设计和检测与控制系统的硬件设计。 第三、四、五章对高温高压模拟平台反应釜温度控制系统作了具体的分析和研究,提出了系统详细的数学模型,在此基础上研究了PID控制算法的温度控制策略,针对传统PID控制存在的不足设计了双Smith预估控制方案。实验及仿真证明,双Smith预估控制器可以大幅度地提高系统的动态响应和稳态精度,使高温高压模拟平台温度控制系统达到了精度要求。 第六章介绍了面向对象的实时控制软件设计。 第七章进行了总结与展望,给出了论文的研究成果,指出了进一步研究的方向。