[发明专利]基于BP神经网络PID微生物培养箱温控装置及其温控方法

说明书

本发明公开了一种基于BP神经网络PID微生物培养箱温控装置，包括培养箱，所述培养箱内设有多层培养皿平台,对应培养箱内的各层培养皿平台设有独立的加热装置，所述加热装置包括微处理器、用于采集半导体制冷片温度的温度传感器、放大电路、滤波电路、A/D转换电路、驱动电路、半导体制冷片、显示屏和键盘。具有实现多层培养皿平台的加热解耦、并提高培养箱内的温度控制品质的优点。本发明还公开了一种基于BP神经网络PID微生物培养箱温控装置的温控方法。

技术领域

本发明涉及培养箱温度控制技术领域，具体来说，涉及一种基于BP神经网络PID微生物培养箱温控装置及其温控方法。

背景技术

培养箱是生物、制药、医学实验和生产中不可或缺的重要设备。通常情况下培养箱控制系统应当维持箱体内稳定的温度，为试验提供培养需要的温度场。生化反应往往反应时间长，对温度控制精度、稳定性和安全性都有较高的要求，而且反应过程中常常出现放热和吸热现象，常使控制对象呈现时变非线性特点。目前，市场上培养箱大多数采用传统的PID算法。PID算法是过程控制中应用最为广泛的一种基本控制规律，具有稳定性高、鲁棒性好等优点。但是，若培养皿平台有多层，且每个培养皿平台都含有独立的加热装置进行加热，培养皿平台之间的热量会产生耦合作用，这样传统的PID控制算法并不能满足要求。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于BP神经网络PID微生物培养箱温控装置及其温控方法，具有实现多层培养皿平台的加热解耦、并提高培养箱内的温度控制品质的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于BP神经网络PID微生物培养箱温控装置，所述培养箱内设有多层培养皿平台,对应培养箱内的各层培养皿平台设有独立的加热装置，所述加热装置包括微处理器、用于采集半导体制冷片温度的温度传感器、放大电路、滤波电路、A/D转换电路、驱动电路、半导体制冷片、显示屏和键盘；

所述键盘的信号输出端连接所述微处理器的第一信号输入端，所述温度传感器的信号输出端连接所述放大电路的信号输入端，所述放大电路的信号输出端连接所述滤波电路的信号输入端，所述滤波电路的信号输出端连接所述A/D转换电路的信号输入端，所述A/D转换电路的信号输出端连接所述微处理器的第二信号输入端，所述微处理器的第一信号输出端连接所述显示屏的信号输入端，所述微处理器的第三信号输出端连接所述驱动电路的信号输入端，所述驱动电路的第一信号输出端连接所述半导体制冷片的信号输入端。

优选的，所述微处理器的型号为IMAC-FX。

一种如上所述的基于BP神经网络PID微生物培养箱温控装置的控制方法，包括如下步骤：

S1、初始化权值和阈值，并设定输入层、隐含层和输出层的个数；

S2、通过各节点间的连接情况正向逐层处理后，得到实际输出值；

S3、计算实际输出值与期望输出值的误差值；

S4、将误差值逐层反向回传至各层，并按梯度下降法调节权值；

S5、判断误差值是否满足要求，如果是，则进行微生物培养；如果否，则回到步骤S1。

优选的，该BP神经网络的激活函数为：

优选的，步骤S2中的正向逐层处理步骤如下：