模糊PID控制在食用菌大棚中的应用研究

发布时间：2017-08-16 08:00

  本文关键词：模糊PID控制在食用菌大棚中的应用研究

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【摘要】：随着社会的不断发展以及科技的进步,将农业设施与自动化技术相结合的问题也越来越受到重视。在农业的生产控制中,最普遍的控制对象即为温室大棚。食用菌大棚即属于温室大棚的范畴,只是其中的参数变量会有所不同。食用菌大棚主要受到的环境影响因素主要分为温室外部因素和温室内部因素。其中外部影响因素主要是:气温、湿度、太阳辐射等因素。影响温室内部的因素主要有:进风量的大小、加热装置、冷却装置、作物的散热因素、作物的蒸腾作用等。一般情况下,在温室大棚的控制系统中,最主要的两个控制对象即为温、湿度。而温室中的温度、湿度这两个控制对象具有大滞后的特点,并且两者之间具有耦合性,耦合的大小根据不同的环境具有不同的数值。本文基于温、湿度的特点,设计出相应的模糊PID算法。本文首先对食用菌大棚中的温度以及湿度的变化过程进行分析,而后依照其变化的特点,建立模型。考虑到食用菌大棚的特点,Fuzzy-PID是一种比较优秀的控制算法。其过程简述为:将温、湿度的变化量反馈到温、湿度的控制输入中,使温、湿度在进行过一定的补偿后,反馈输入到控制器内,以此循环,从而达到控制的目的。最后以Mat Lab仿真软件对系统控制进行仿真测试,确定该算法的可靠性。结果表明,该算法能够对食用菌大棚中的温、湿度系统进行良好的控制。其特点为收敛速度较快,超调量较小,可靠性较高,鲁棒性也较强,因而满足控制系统的要求。
【关键词】：食用菌大棚 温、湿度控制 模糊PID控制算法 MatLab仿真 风量调节
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273.4
【目录】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 课题的选题背景及意义12-13
• 1.1.1 食用菌大棚控制系统研究的必要性12
• 1.1.2 模糊PID控制方法12-13
• 1.1.3 Simulink仿真的使用13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.3 课题研究的主要内容15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第2章 食用菌大棚环境特征及控制策略分析17-24
• 2.1 食用菌栽培温室的环境特征17-18
• 2.1.1 食用菌大棚种植环境条件17
• 2.1.2 当地自然环境特点17-18
• 2.2 食用菌大棚温室主要参数控制方式18-20
• 2.2.1 温度控制方式18
• 2.2.2 湿度控制方式18-19
• 2.2.3 CO_2浓度控制方式19
• 2.2.4 光照控制方式19
• 2.2.5 主要环境因子的控制措施19-20
• 2.3 温室大棚内温度，，湿度的耦合关系的分析20-21
• 2.4 温、湿度控制策略分析21-23
• 2.4.1 温室环境特点分析21
• 2.4.2 温室环境控制策略分析21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 基于模糊PID控制理论的温度控制器模型设计24-32
• 3.1 PID控制器的原理24-26
• 3.2 PID控制算法在实际中的应用26-27
• 3.3 模糊控制器原理27-28
• 3.4 模糊PID控制设计28-31
• 3.4.1 模糊PID概述28-29
• 3.4.2 模糊PID控制算法流程图29-30
• 3.4.3 模糊PID控制规则特点30-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第4章 SIMULINK仿真分析32-45
• 4.1 仿真工具32-33
• 4.2 仿真环境SIMULINK33-44
• 4.2.1 PID控制34-37
• 4.2.2 模糊控制37-40
• 4.2.3 模糊PID控制器的设计40-44
• 4.3 本章小结44-45
• 第5章 食用菌大棚中的硬件选择45-59
• 5.1 变频器的选择45-46
• 5.1.1 变频器的组成45
• 5.1.2 变频器的控制方式45-46
• 5.1.3 变频器的选型46
• 5.2 鼓风机变速调节系统46-47
• 5.3 PLC的硬件选择47-48
• 5.4 PLC的硬件组态48-49
• 5.5 PLC的软件设计49-50
• 5.5.1 程序结构分析49
• 5.5.2 程序设计49-50
• 5.6 S7-300PLC与变频器之间的通信50-52
• 5.6.1 变频器的USS通信协议50
• 5.6.2 USS通信协议格式50-51
• 5.6.3 PLC与变频器的通讯设计51-52
• 5.7 上位机控制系统的通信52-54
• 5.8 模糊PID控制的实现以及通信组态的实现54-57
• 5.9 变量表的建立及仿真57-58
• 5.10 本章小结58-59
• 第6章 结论和展望59-61
• 6.1 研究工作总结59
• 6.2 工作展望59-61
• 参考文献61-64
• 致谢64

【参考文献】

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本文编号：682117