恒溫搖床是生化領域常用的實驗儀器之一，為提高國內(nèi)低價恒溫搖床的溫度控制精度，重新設計恒溫搖床加熱溫控系統(tǒng)軟硬件。硬件方面采用 STM32F103R6T6 作為主控芯片，PT100 作為溫度傳感器；軟件方面在常規(guī) PID 控制算法中引入變速積分和微分先行改進算法。系統(tǒng)測試結(jié)果表明，該恒溫搖床加熱控制系統(tǒng)溫控精度達到±0.1°C，實現(xiàn)了預設的性能指標，且能達到高價恒溫搖床的部分指標，具有一定的市場前景。

恒溫搖床作為常用的實驗儀器之一，主要為實驗物品提供 一個溫度恒定的實驗平臺，如發(fā)酵 、微生物及細胞培養(yǎng)等 ，可廣泛應用于醫(yī)學 、生物學 、農(nóng)業(yè)科學等領域。我國每年進口的生化儀器產(chǎn)品主要來自美國、德國和日本等國家，金額高達400億元以上。在溫度控制理論研究方面，國內(nèi)外對傳統(tǒng) PID 控制算法都作了許多改進，加入了微分先行、變速積分、積分分離等算法，在控制性能方面得到了一定提升。

目前一些先進的工業(yè)控制系統(tǒng)已引入串級控制、內(nèi)?？刂?、模糊控制、專家控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制等技術，更先進的控制系統(tǒng)理論仍在進一步研究中。傳統(tǒng)國內(nèi)儀器設備在溫度控制的響應速度 、穩(wěn)定性 、控制精度方面效果不佳，不能滿足一些對溫度敏感生化實驗的要求 。綜合考慮性價比 ，在不改動產(chǎn)品原有設備結(jié)構(gòu)和主要部件的情況下，只對恒溫搖床核心部分——加熱溫控系統(tǒng)的軟硬件重新進行設計 。本文采用過采樣技術，在不增加硬件成本的基礎上提高采樣精度，為提高溫控精度打下基礎，并在常規(guī)的 PID 控制算法中引入變速積分和微分先行改進算法，有效改善了系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性 ，使加熱控制系統(tǒng)預設控制精度由原先的±1度提高到±0.1度 。 該系統(tǒng)旨在提高國內(nèi)低價恒溫搖床溫控精度，為生物、化學等領域的科學實驗提供便利，具有一定的市場前景。