医用恒温箱的主要功能是对各种不同场合所需医疗产品的温度保持,可见该系统中温度的变化是其中一项重要的考察变量。医用恒温箱的温度相比于其他种类的被控变量,响应速度较慢。同时,时变性和非线性也存在于该温度控制系统中,且多种多样的恒温箱具有的不同的干扰环境。利用以往的控制方案如PID控制器,只能适用于控制要求不高的场合。因此需要对恒温箱的温度调节器设计尽量理想且实用的快速算法,来实现对其温度的精确控制,从而保证其储存药品的质量。医用恒温箱温度控制器的开发主要以系统辨识、控制器设计以及仿真和实验验证三个步骤来实施。系统辨识是保证控制器控制效果的第一步,相对准确的传递函数可以让控制器输出比较准确的控制信号。本文在对多种系统辨识方法在恒温箱上实施的优缺点进行了分析和讨论后,决定使用考虑系统初始状态的继电反馈来解决问题。它的基本原理是给定继电器信号使得控制系统的输出发生往复性的有规律的波动,并通过求解图像中的相关参数来得到系统中受控变量的模型,该辨识方法不仅直观明朗,且辨识速度令人满意。控制器的设计主要运用预测控制的思想。文中根据恒温箱响应速度要求不同的情况,分别设计使用DMC和GPC的原理来描述控制器的搭建。DMC本身具有算法结构清晰、步骤层次鲜明、抗干扰能力高等显著特点,且改进后的DMC快速算法,结合拉格朗日乘子法的思想,避免了性能优化指标的迭代计算,从而节约了算法占用调节器的MCU的内存,减少芯片过载现象导致的控制失调现象。GPC继承了自适应控制的诸多先进理念并且在此基础上进行了更进一步的探索,使得系统能够保持更高的响应灵敏度和对噪声信号的处理强度,同时它也使用预测控制的三大步骤来实现对受控变量的限制,从而也保证了系统的抗干扰能力,加强了稳定性。本文采用继电反馈辨识法得到实验专用的恒温箱的温度传递函数后,分别设计了 DMC控制器和GPC控制器。在进行了控制器设计之后,首先使用仿真软件对算法进行编写和响应曲线的比较,再将算法翻译成表上语言,写入实验专用的恒温箱调节器的芯片中。经过在恒温箱上进行了实验,结合仿真检验,验证了控制器设计的可行性和有效性。