多增氧机协同控制技术的研究

发布时间：2020-06-11 23:03

【摘要】：目前,在南美白对虾的养殖过程中,人们关注最多的是溶解氧的控制,增氧机对于规模化水产养殖企业必不可少,增氧技术是保证其成活率、品质以及养殖水域环境的主要手段。但是现有增氧机的控制系统自动化程度不高,依然存在很多问题,如功耗较大、实时控制困难、操作实施不便等。针对养殖规模的大小,分别设计了不同的控制算法。对于养殖规模较小的池塘,使用单台增氧机能够满足为水体增氧的需求,文章首先针对单台增氧机设计了控制算法。论文先是用PI控制算法对单台增氧机进行控制,随后对其进行了改进。而对于大型的养殖系统,单台增氧机的控制是难以满足养殖企业的养殖需求的,于是多增氧机的协同控制便应运而生。文章首先研究了单台增氧机的PI控制,并根据养殖规模、品种、密度等的不同设计了多台增氧机的联动控制和多增氧机协同控制两种控制,分别设计了控制算法,检测并调整溶解氧含量。文章利用所设计的控制算法,在上海海峰水产养殖基地完成了基于德州仪器MSP430F149的控制系统原型设计。主要工作如下:1.考虑到现有增氧机自动控制算法的局限性,针对单台增氧机设计了控制算法。对于单台增氧机,论文采用了PID控制算法对增氧机进行控制。2.针对基于集群的多台增氧机设计了控制算法并建立了规则库。3.在单台增氧机控制的基础上,通过模糊逻辑溶氧算法对多增氧机进行控制。4.介绍了实验所需的开发环境和实验条件,设计了多增氧机协同控制原型系统,并进行实验。5.设计了多增氧机协同控制平台,给出了多增氧机协同控制结果,并讨论。6.对本文的研究工作进行总结与展望,总结了主要的研究成果,展望了日后还需要继续完善的工作或者需要解决的主要问题。本文在综合养殖水质实时参数及季节与天气等因素的前提下研究多增氧机自动控制模型和技术,在此基础上开发智能化的多增氧机控制系统,并在所设计的协同控制平台上进行了验证。结果表明,多增氧机协同能够实现较精准的控制,能够测出与实际相符的溶解氧值,最终的增氧结果满足养殖环境所需要的溶解氧值。同时避免频繁开关机,节省了时间和功耗。
【图文】：

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上海海洋大学硕士学位论文用。用公式表示为：dtdetUKKDD() （式 2-3）式 2-3 中，DUK 表示通过参数DK 计算后所输出的控制量， e (t)表示当前量与设定量的差值。PID 控制又称 PID 调节，其控制规律为比例、积分、微分控制，即根据系统的误差量，利用比例、积分、微分算法，计算出控制调节量，以实现对系统的控制。图 2-1 为 PID 控制系统的结构框图。输入 e (t)与输出 u (t)的关系如式 2-4所示。

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图 2-2 溶解氧测量算法Fig.2-2 DO Measurement Algorithm23]中都将系统分为上位机系统和下位机系统，文献[24点和控制节点，文献[25]采用 C8051F020，通过多点监测采用 ZigBee 通信的方式，最终的控制是通过下位机与数，以便及时对增氧机进行打开或关闭处理。文献[27]中提积分的信息融合算法，，判决精度有了一定提高，但未涉及8]中的系统解决了布线困难及增氧机在远程控制方面的问养殖中推广使用。文献的研究可知，溶解氧的控制在水产养殖过程中有着举系统对溶解氧的测量不够准确，且并没有实现真正意义上制中心将所采集到的数据进行分析，并将采集的溶解氧值较，最后远端控制中心通过上述的比较结果控制增氧机的或者关闭增氧机。可见，需要研究更智能化的增氧机控
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S969.321

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