生物调温床是生物医学实验中重要的加热保温设备,其广泛应用于生物样品的保存、蛋白质变性处理和血清凝固等领域。同传统水浴相比较,生物调温床具有温度惯性小、升温快和免水污染等优点。随着生物医学研究的深入和产品量产化要求的提高,大型高精度的生物调温床正成为一种发展趋势。由于生物调温床的加热模块体型大、结构复杂,经典的单变量PID控制很难实现对其高精度控制,所以有必要研究出一种新的有效的控制策略。　　 本文采用“化整为零”的策略,人为地将整个加热金属模块划分为四个小模块,每一个模块再进行单独控制。由于小模块彼此相连,它们之间必然存在一定的耦合作用；此外,由于被控对象结构复杂,精确的数学模型较难建立。根据生物调温床的上述特点,其温度控制器应该具有一定得自适应动能力,能够自动辨识被控对象的数学模型,并能消除各个回路之间的耦合作用。在对常规解耦控制、自适应控制以及自适应解耦控制进行了深入地分析研究后,最后决定采用一种多变量自适应解耦控制算法作为本课题的控制算法,该算法具有自适应和解耦控制优点。经MATLAB仿真和实验验证,证明该算法用于生物调温床温度控制中是可行的。另外,在硬件电路设计方面,本文结合以往高精度信号采集电路的设计方案,设计了专门的信号放大调理电路,以确保温度信号能被高质量的检测出。选择响应较快的NTC热敏电阻作为温度传感器,并采用递推最小二乘法对热敏电阻参数进行标定,以实现对温度的高精度测量；输出模块采用双向可控硅作为执行器,同时采用过零触发控制方式来减少对电网和被加热样品的电磁干扰。控制器则采用TI公司的MSP430F149单片机,它内含有12位ADC,能够保证采样的精度和可靠性,同时能够把采集温度数据及时地发送出去。在软件方面,程序采用前后台程序结构,模块化设计方法,使得整个程序结构清晰,易于移植和修改。上位机监控软件则以VB6.0为开发环境。上位机与单片机之间通过串口进行通信,并能对温度进行实时显示和输出实时波形。最后经过实验测试,该系统各模块工作正常,测量数据快速准确,达到了预期设计目的。最后对生物调温床温度控制系统进行了实验验证。通过对实验数据的研究和分析,表明调温床内的温度控制精度小于0.05℃,证明了本文使用的多变量自适应解耦控制算法以及系统软硬件设计的合理性和有效性。此外,本文所设计的生物调温床,为以后研发更高性能的加热或保温设备提供了一种可以参考的设计方案。