甲醛已经被国际癌症研究机构确认为高致癌物,大于0.08mg/m3浓度的甲醛即可引起人体不适的反应。我国人造板产品有90%以上使用含甲醛的脲醛胶制造,并且人造板及其制品中甲醛的释放期长达3～15年。这一问题引起了世界的高度关注,各个国家和地区分别以法律、强制性标准等方式限制人造板及其制品中的甲醛释放限量。同时,我国现行的国家标准《GB 50325-2010民用建筑工程室内环境污染控制规范(2013版)》和《GB/T 18883-2002室内空气质量标准》中也规定了建筑物室内甲醛浓度限量。我国对于人造板及其制品甲醛释放量的检测的专题研究已经开展多年,成熟的甲醛释放量检测方法有穿孔萃取法、干燥器法、气体分析法、气候箱法和大气候室法等。其中,大气候室检测法能够通过最大限度模拟真实的建筑物室内环境,对建筑材料、整体家具和人造板及其制品实际使用时甲醛释放的状态进行检测,是行业现在和未来检测甲醛释放量的重点发展方向之一。我国早期使用的甲醛释放量检测用气候室核心技术是采用德国的“恒温恒湿法”,但达到检测状态的时间长达十几个小时且精度不高。经过多年的努力,中国林科院突破大气候室控制的关键技术,发明大气候室动态精确跟踪控制技术,使得大气候室能够快速的达到设定温湿度条件并保持高精度控制。温度、湿度控制精度分别为±0.1和≤±1%,湿度控制精度相比国外技术提高30%,取得突破性成果。但采用动态精确跟踪控制技术的大气候室偶尔在一定条件下会出现结露的现象。为解决大气候室检测人造板及其制品甲醛释放量时,大气候室内因结露析出水,导致甲醛释放量检测结果不准确和实验可复现性差的问题。本文开发一种30m3甲醛释放量检测用气候室,提出渐次目标逼近算法,防止气候室结露现象的出现,实现气候室高精度控制,达到精确检测甲醛释放量的目标。首先,搭建气候室硬件平台,开发高精度控制设备。通过研究气候室检测法的原理,依据气候室各个构成装置的功能,分别设计并实现检测室、控温系统、控湿系统、新风空气交换系统、空气循环系统和控制系统。同时,为了避免在长达7～28天的实验中,因产生湿度的露点湿度发生器补水造成的气候室内温湿度震荡问题,提出智能前馈PID补水系统。并针对反馈控制中,信号采集系统在实际应用中产生的高频信号噪声扰动问题,设计低通滤波器进行信号滤波,从而多方面进行气候室系统的高精度控制。其次,建立气候室数学模型,设计基于精确反馈线性化、基于H∞控制和基于状态观测器的控制器,用于探讨高精度控制方法和验证下一步设计控制方法的理论可行性。根据能量守恒和质量守恒定律,分别对气候室的温度、气候室的相对湿度、控温水箱介质水的温度和露点湿度发生器介质水的温度建立动态微分方程。同时描述新风空气交换系统中,风泵吹入露点湿度发生器中的空气温度,从而建立气候室的数学模型。为了避免大功率的气候室无必要运行造成的能源浪费和实验周期长对时间的消耗,考量设计控制器的控制效果和气候室系统的状态响应,分别进行:1)基于精确反馈线性化,利用极点配置的方式,设计线性反馈控制器,模拟仿真气候室的状态响应;2)通过近似线性化气候室非线性模型,基于H∞控制设计反馈控制器。利用给出的权重矩阵,采用线性矩阵不等式的方式求解出反馈增益,模拟仿真气候室的状态响应;3)对线性化后的模型,基于Luenberger状态观测器,采用极点配置的方法确定观测器增益,利用线性二次调节器的方法给出系统反馈增益,模拟仿真气候室的状态响应。同时,将以上控制方法与传统PID控制方法进行对比,总结防结露约束控制器设计的经验,为提出合理的控制算法和解决方案做好基础铺垫。最后,设计渐次目标逼近算法,达到防结露约束控制的要求。通过分析结露条件,利用最小二乘法确定二次多项式的拟合系数,来构建防结露约束条件的数学模型。设计渐次目标控制方法,将期望的温度和相对湿度目标分为若干子目标,以渐次逼近的方式达到最终期望值。对任意一个子目标,根据子目标值与当前实时值的差值提出反馈控制。并在这一段的控制中,设计H∞控制器,利用线性矩阵不等式计算最优控制参数,使得气候室内在快速达到测试条件状态的同时不出现雾和结露现象,并通过硬件平台和软件程序完成算法实现。论文结果表明:1)提出的渐次目标逼近算法能在整个测试过程中保持防结露能力,使得大气候箱内始终没有出现雾和结露现象;2)大气候室稳态工作时,温度的最大偏差为±0.1℃,相对湿度的最大偏差为±1%;3)不同环境条件下大气候室达到稳定检测条件的时间不同,春季为3.3小时,夏季为7.8个小时,秋季为3.8小时和冬季为4.4小时。设计的30m3甲醛释放量检测用气候室达到了高精度控制的目标。提出的渐次目标逼近控制算法有效的防止了气候室结露现象的出现,提高了大气候室法检测人造板及其制品甲醛释放量的准确性和精度。为人造板及其制品甲醛检测行业提供了可靠的仪器和控制算法。