基于Linux的无土栽培智能温室控制系统的研究
发布时间：2021-01-10 22:17
传统农业种植蔬菜依赖于土壤,随着土壤连作性障碍相关问题的日益呈现,研发智能化的新型设施农业智能温室已经成为了国内外竞相发展的重要议题。智能温室通过各种辅助设备与手段,达到加速作物生长周期甚至反季种植等目的,提高了作物种植的经济效益。针对于农业现代化来说,不仅需要依靠于传统温室的智能化控制,而且更需要有针对性的提出新型种植方案。无土栽培就是不依托传统的土壤栽植作物的模式,通过其它如水培等方式种植作物,达到了既去除土壤依赖性,又使作物安全环保的目的。鉴于此,本文针对于奶油生菜类作物,做无土栽培智能温室控制系统的研究。本文提出了基于嵌入式Linux系统的无土栽培智能温室控制系统。在硬件架构设计方面,选用核心板结合各外设及其驱动模块搭建了控制系统硬件部分。在软件设计方面,通过比对选择采用了嵌入式Linux系统,并在成功搭建开发环境后,对引导加载程序、Linux内核和根文件系统进行配置移植,编写添加了子模块的驱动程序。本控制系统架构模型,一方面设计主控制器通过传感检测设备采集到温室内外各环境因子参数,并将其各与系统用户预设各环境因子作比较,通过PID与模糊控制混合控制及相应的控制策略对各辅助设施...
【文章来源】：温州大学浙江省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
008-2016年蔬菜种植面积图（万公顷）
本文所研究的控制系统的控制方法是无土栽培智能温室获得研究成果中的关键一环。温室环境控制方法近来取得了许多成果，包括预测性最优控制，基于神经网络的线性化解耦算法等。关于温室控制方法的最新研究成果为温室可期待的发展提供了思路与理论基础，但是当前很难实现在智能温室的实际生产过程中。常见的 PID 控制和原有的控制理论虽然在各方面实际应用中取得了许多成果，但是当被控对象自身有较大的偏差变化时不能得到良好的反馈，所以不能基于温室多环境因子控制提出精确数学控制模型[28][29][30]。温室多环境因子控制研究上，存在不可避免的数学建模困难、控制对象精度低的问题，因此在温室的智能控制方法上另寻他路尤为重要。基于模糊控制理论的新型控制方法就是温室智能控制方法研究方向中被广泛讨论的一个。模糊逻辑控制理论由 L.A.Zadeh 教授提出。模糊控制理论的核心就是使用通俗易懂的自然语言对复杂难以建模的系统进行自然语言分析，并使其能够以这样一种模糊数学模式被计算机控制系统所接受消化，并转化为最终的控制要求。其自然语言分析常采用“IF 条件，THEN 结果”这样的模式。模糊控制系统的结构组成为图 2-1所示。
温州大学硕士学位论文言经非模糊化处理得到精确模拟量给执行机构，执行机构对被控对象进行处理。如此反复，实现被控对象的循环模糊控制[31]。本文所研究的无土栽培智能温室中，影响奶油生菜生长的主要环境因子中，二氧化碳和光照强度执行机构单调，程序实现相对容易。而温度和湿度作为主导因素具有紧耦合、非线性、延滞性、执行影响机构多等特点，因此本控制系统主要针对于温度和湿度作调控。模糊控制是一种不依赖被控对象的精确数学模型自然语言控制器，比较适合与本控制系统所描述的这种控制要求。但是在系统层面上考虑到偏差论域值，完全依赖于模糊控制的设计是不科学的。为保证控制系统的稳定性、响应速率和控制精度，本文选择使用模糊与 PID 混合控制。2.4.2 模糊与 PID 混合控制本控制系统将模糊控制要常规 PID 算法结合，使用模糊与 PID 混合控制。图 2-2为模糊与 PID 混合控制器结构图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国常见蔬菜有机生态型无土栽培技术研究[J]. 刘明英,郝桂红,李华. 农业科技与信息. 2017(16)
[2]基于AP8012H单相电能表开关电源设计[J]. 盘秋荣. 电子技术与软件工程. 2017(09)
[3]模糊专家与PID混合控制的温室高效增温算法研究[J]. 王鸿磊,李晓东,徐平平. 现代电子技术. 2017(08)
[4]基于ARM-Linux智能温室的设计与实现[J]. 杨立基,刘阳,王焱俊. 科技创新导报. 2017(05)
[5]农业温室环境控制方法研究综述[J]. 张雪花,张武,杨旭,王露皎,马慧敏,范琼. 控制工程. 2017(01)
[6]农田环境信息采集系统设计与实现[J]. 玄兆燕,唐佳明,陈学斌,张淑芬. 自动化仪表. 2014(11)
[7]物联网中的嵌入式终端[J]. 侯琛,赵千川,李海涛,张浩. 电子测量技术. 2014(10)
[8]基于物联网的温室智能监控系统设计[J]. 秦琳琳,陆林箭,石春,吴刚,王云龙. 农业机械学报. 2015(03)
[9]无土栽培技术现状及其应用[J]. 关绍华,熊翠华,何迅,杨文兵,郭凯,邹家龙. 现代农业科技. 2013(23)
[10]影响温室大棚的不利气象条件及应对措施[J]. 马鲜花. 现代农业科技. 2013(15)
博士论文
[1]基于模糊控制策略的温室远程智能控制系统的研究[D]. 王君.吉林大学 2015
硕士论文
[1]基于物联网的设施农业温室大棚智能控制系统研究[D]. 韩毅.太原理工大学 2016
[2]花卉温室大棚智能控制系统设计与实现[D]. 安宁.北京工业大学 2016
[3]基于三星S3C6410X的嵌入式Linux智能温室控制系统驱动程序研究[D]. 姜少宜.吉林大学 2015
[4]基于嵌入式的自动化温室大棚监控系统[D]. 王中华.内蒙古师范大学 2013
[5]基于ARM11的嵌入式linux系统移植与实现[D]. 张霄.山东大学 2013
[6]嵌入式Linux系统驱动研究与开发[D]. 赵同样.中国地震局工程力学研究所 2012
[7]步进电机驱动控制技术及其应用设计研究[D]. 陈志聪.厦门大学 2008
[8]嵌入式温室控制系统研究[D]. 王坚锋.浙江工业大学 2008
[9]智能温室监控系统的研究与实现[D]. 韩敏.西北农林科技大学 2007
[10]基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现[D]. 黄凤娟.安徽大学 2006
本文编号：2969515
【文章来源】：温州大学浙江省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
008-2016年蔬菜种植面积图（万公顷）
本文所研究的控制系统的控制方法是无土栽培智能温室获得研究成果中的关键一环。温室环境控制方法近来取得了许多成果，包括预测性最优控制，基于神经网络的线性化解耦算法等。关于温室控制方法的最新研究成果为温室可期待的发展提供了思路与理论基础，但是当前很难实现在智能温室的实际生产过程中。常见的 PID 控制和原有的控制理论虽然在各方面实际应用中取得了许多成果，但是当被控对象自身有较大的偏差变化时不能得到良好的反馈，所以不能基于温室多环境因子控制提出精确数学控制模型[28][29][30]。温室多环境因子控制研究上，存在不可避免的数学建模困难、控制对象精度低的问题，因此在温室的智能控制方法上另寻他路尤为重要。基于模糊控制理论的新型控制方法就是温室智能控制方法研究方向中被广泛讨论的一个。模糊逻辑控制理论由 L.A.Zadeh 教授提出。模糊控制理论的核心就是使用通俗易懂的自然语言对复杂难以建模的系统进行自然语言分析，并使其能够以这样一种模糊数学模式被计算机控制系统所接受消化，并转化为最终的控制要求。其自然语言分析常采用“IF 条件，THEN 结果”这样的模式。模糊控制系统的结构组成为图 2-1所示。
温州大学硕士学位论文言经非模糊化处理得到精确模拟量给执行机构，执行机构对被控对象进行处理。如此反复，实现被控对象的循环模糊控制[31]。本文所研究的无土栽培智能温室中，影响奶油生菜生长的主要环境因子中，二氧化碳和光照强度执行机构单调，程序实现相对容易。而温度和湿度作为主导因素具有紧耦合、非线性、延滞性、执行影响机构多等特点，因此本控制系统主要针对于温度和湿度作调控。模糊控制是一种不依赖被控对象的精确数学模型自然语言控制器，比较适合与本控制系统所描述的这种控制要求。但是在系统层面上考虑到偏差论域值，完全依赖于模糊控制的设计是不科学的。为保证控制系统的稳定性、响应速率和控制精度，本文选择使用模糊与 PID 混合控制。2.4.2 模糊与 PID 混合控制本控制系统将模糊控制要常规 PID 算法结合，使用模糊与 PID 混合控制。图 2-2为模糊与 PID 混合控制器结构图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国常见蔬菜有机生态型无土栽培技术研究[J]. 刘明英,郝桂红,李华. 农业科技与信息. 2017(16)
[2]基于AP8012H单相电能表开关电源设计[J]. 盘秋荣. 电子技术与软件工程. 2017(09)
[3]模糊专家与PID混合控制的温室高效增温算法研究[J]. 王鸿磊,李晓东,徐平平. 现代电子技术. 2017(08)
[4]基于ARM-Linux智能温室的设计与实现[J]. 杨立基,刘阳,王焱俊. 科技创新导报. 2017(05)
[5]农业温室环境控制方法研究综述[J]. 张雪花,张武,杨旭,王露皎,马慧敏,范琼. 控制工程. 2017(01)
[6]农田环境信息采集系统设计与实现[J]. 玄兆燕,唐佳明,陈学斌,张淑芬. 自动化仪表. 2014(11)
[7]物联网中的嵌入式终端[J]. 侯琛,赵千川,李海涛,张浩. 电子测量技术. 2014(10)
[8]基于物联网的温室智能监控系统设计[J]. 秦琳琳,陆林箭,石春,吴刚,王云龙. 农业机械学报. 2015(03)
[9]无土栽培技术现状及其应用[J]. 关绍华,熊翠华,何迅,杨文兵,郭凯,邹家龙. 现代农业科技. 2013(23)
[10]影响温室大棚的不利气象条件及应对措施[J]. 马鲜花. 现代农业科技. 2013(15)
博士论文
[1]基于模糊控制策略的温室远程智能控制系统的研究[D]. 王君.吉林大学 2015
硕士论文
[1]基于物联网的设施农业温室大棚智能控制系统研究[D]. 韩毅.太原理工大学 2016
[2]花卉温室大棚智能控制系统设计与实现[D]. 安宁.北京工业大学 2016
[3]基于三星S3C6410X的嵌入式Linux智能温室控制系统驱动程序研究[D]. 姜少宜.吉林大学 2015
[4]基于嵌入式的自动化温室大棚监控系统[D]. 王中华.内蒙古师范大学 2013
[5]基于ARM11的嵌入式linux系统移植与实现[D]. 张霄.山东大学 2013
[6]嵌入式Linux系统驱动研究与开发[D]. 赵同样.中国地震局工程力学研究所 2012
[7]步进电机驱动控制技术及其应用设计研究[D]. 陈志聪.厦门大学 2008
[8]嵌入式温室控制系统研究[D]. 王坚锋.浙江工业大学 2008
[9]智能温室监控系统的研究与实现[D]. 韩敏.西北农林科技大学 2007
[10]基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现[D]. 黄凤娟.安徽大学 2006
本文编号：2969515
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