自适应模糊PID算法仔猪床温度控制系统研究
发布时间：2021-11-09 16:29
为解决北方冬季仔猪床温度低的弊端,采用低温热水辐射式采暖为供热方式,通过控制仔猪床内部循环水的流速,达到控制仔猪床温度的目的。针对系统迟滞性大、响应慢等特点,设计基于自适应模糊PID算法的控制器,实现对PID控制规则中的kp、ki和kd参数实时修正,以达到改善控制系统性能的目的。通过在MATLAB中进行建模仿真和对比试验研究,表明该方法比传统的PID算法具有更好的稳态精度和自适应能力,实际温度与目标设定温度最大偏差为0.5℃,超调量为1.2%,能够满足系统性能指标的要求。
【文章来源】：中国农机化学报. 2020,41(10)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
猪床实物图
本系统热源为50 ℃恒温的热水箱,采用电加热,加热功率为4 kW,尺寸为300 mm×500 mm×390 mm;动力源采用EV1000-4T0022G变频器拖动的,功率为2.2 kW、型号为TP65-60/4的循环泵;系统中测量水温度的传感器均为热电阻Pt100。系统中仔猪床的温度监测点布置如图2所示,图2中A～L为温度监测的位置点,利用热电阻Pt100进行测量,最终温度以这些点的平均值作为测量值并由控制器采集记录[18]。由于仔猪繁育场所所处环境苛刻,导致仔猪床温度不易精确控制,而且为了实现温度控制的系统组成本身也复杂,因此为了从理论角度进行分析需要对温床控制系统进行化简。简化后的仔猪床温度控制系统如图3所示。在图3中,T是仔猪床目标温度值,是系统的给定值;Tout为仔猪床实际温度值,是系统的输出值,该温度经温度传感器测量变送后反馈回输入端,输入控制器;控制器对T和Tout进行比较,求得偏差e和偏差变化率ec,控制器对e和ec进行模糊推理,得到PID控制器的三个参数,对这三个参数进行PID运算得到控制输出U,将U再输出给变频器,变频器根据U值的大小调节控制循环泵的转速V,从而达到对敷设在仔猪床内部循环管内热水流量Q的控制,通过热水的热量辐射,最终实现对仔猪床温度控制的目的[18]。
由于仔猪繁育场所所处环境苛刻,导致仔猪床温度不易精确控制,而且为了实现温度控制的系统组成本身也复杂,因此为了从理论角度进行分析需要对温床控制系统进行化简。简化后的仔猪床温度控制系统如图3所示。在图3中,T是仔猪床目标温度值,是系统的给定值;Tout为仔猪床实际温度值,是系统的输出值,该温度经温度传感器测量变送后反馈回输入端,输入控制器;控制器对T和Tout进行比较,求得偏差e和偏差变化率ec,控制器对e和ec进行模糊推理,得到PID控制器的三个参数,对这三个参数进行PID运算得到控制输出U,将U再输出给变频器,变频器根据U值的大小调节控制循环泵的转速V,从而达到对敷设在仔猪床内部循环管内热水流量Q的控制,通过热水的热量辐射,最终实现对仔猪床温度控制的目的[18]。2 自适应模糊PID控制规则
【参考文献】：
期刊论文
[1]仔猪智能保育箱的设计与研制[J]. 吴建寨,杨入一,秦朗,张建华,刘继芳,孔繁涛,韩书庆,张晶,孙伟. 中国猪业. 2020(01)
[2]模糊自适应整定PID控制在纸浆浓度中的应用[J]. 曾德斌,许江淳,张矿伟,杨杰超,陆万荣,李玉惠. 自动化仪表. 2019(11)
[3]基于PID模糊控制器的闭式泵控系统特性研究与分析[J]. 张雨新,孙达明. 中国农机化学报. 2019(11)
[4]基于改进模糊自适应方法的机械手控制[J]. 马天兵,刘健,杜菲,罗智. 安徽理工大学学报(自然科学版). 2018(05)
[5]基于增量式PID算法的温室温湿度控制系统设计[J]. 陆万荣,许江淳,曾德斌,杨杰超. 中国农机化学报. 2018(04)
[6]基于模糊PID参数自整定的细胞培养箱温度控制算法[J]. 刘大军,胡舜迪,史振志,赵鹏,闻路红. 计算机测量与控制. 2017(06)
[7]哺乳仔猪不同保温方式保温效果研究[J]. 郭宗义,祡捷,谢佳嫦,李海林. 猪业科学. 2017(04)
[8]沼气能源对仔猪舍的增温效果分析[J]. 袁奎,张富贵,熊小龙,田洪明,梁恩东. 中国农机化学报. 2016(07)
[9]相变材料在北方猪舍低温热水地板中的应用[J]. 刘海枝,王春野,袁月明,邱伟航,徐博. 中国农机化学报. 2016(01)
[10]基于参数自整定模糊PID的挤压式供水系统[J]. 杜京义,田伟,寇水潮. 计算机仿真. 2014(12)
硕士论文
[1]基于ZigBee和GPRS技术的仔猪温床监控系统的研究[D]. 徐博.吉林农业大学 2016
[2]不同季节不同类型猪舍环境参数监测及对仔猪生产性能影响的研究[D]. 彭红芳.河北农业大学 2015
[3]基于DFLC的光伏发电MPPT控制策略的研究[D]. 解俊娣.天津理工大学 2012
[4]猪舍加温地板研究[D]. 李陆钦.中国农业大学 2005
本文编号：3485693
【文章来源】：中国农机化学报. 2020,41(10)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
猪床实物图
本系统热源为50 ℃恒温的热水箱,采用电加热,加热功率为4 kW,尺寸为300 mm×500 mm×390 mm;动力源采用EV1000-4T0022G变频器拖动的,功率为2.2 kW、型号为TP65-60/4的循环泵;系统中测量水温度的传感器均为热电阻Pt100。系统中仔猪床的温度监测点布置如图2所示,图2中A～L为温度监测的位置点,利用热电阻Pt100进行测量,最终温度以这些点的平均值作为测量值并由控制器采集记录[18]。由于仔猪繁育场所所处环境苛刻,导致仔猪床温度不易精确控制,而且为了实现温度控制的系统组成本身也复杂,因此为了从理论角度进行分析需要对温床控制系统进行化简。简化后的仔猪床温度控制系统如图3所示。在图3中,T是仔猪床目标温度值,是系统的给定值;Tout为仔猪床实际温度值,是系统的输出值,该温度经温度传感器测量变送后反馈回输入端,输入控制器;控制器对T和Tout进行比较,求得偏差e和偏差变化率ec,控制器对e和ec进行模糊推理,得到PID控制器的三个参数,对这三个参数进行PID运算得到控制输出U,将U再输出给变频器,变频器根据U值的大小调节控制循环泵的转速V,从而达到对敷设在仔猪床内部循环管内热水流量Q的控制,通过热水的热量辐射,最终实现对仔猪床温度控制的目的[18]。
由于仔猪繁育场所所处环境苛刻,导致仔猪床温度不易精确控制,而且为了实现温度控制的系统组成本身也复杂,因此为了从理论角度进行分析需要对温床控制系统进行化简。简化后的仔猪床温度控制系统如图3所示。在图3中,T是仔猪床目标温度值,是系统的给定值;Tout为仔猪床实际温度值,是系统的输出值,该温度经温度传感器测量变送后反馈回输入端,输入控制器;控制器对T和Tout进行比较,求得偏差e和偏差变化率ec,控制器对e和ec进行模糊推理,得到PID控制器的三个参数,对这三个参数进行PID运算得到控制输出U,将U再输出给变频器,变频器根据U值的大小调节控制循环泵的转速V,从而达到对敷设在仔猪床内部循环管内热水流量Q的控制,通过热水的热量辐射,最终实现对仔猪床温度控制的目的[18]。2 自适应模糊PID控制规则
【参考文献】：
期刊论文
[1]仔猪智能保育箱的设计与研制[J]. 吴建寨,杨入一,秦朗,张建华,刘继芳,孔繁涛,韩书庆,张晶,孙伟. 中国猪业. 2020(01)
[2]模糊自适应整定PID控制在纸浆浓度中的应用[J]. 曾德斌,许江淳,张矿伟,杨杰超,陆万荣,李玉惠. 自动化仪表. 2019(11)
[3]基于PID模糊控制器的闭式泵控系统特性研究与分析[J]. 张雨新,孙达明. 中国农机化学报. 2019(11)
[4]基于改进模糊自适应方法的机械手控制[J]. 马天兵,刘健,杜菲,罗智. 安徽理工大学学报(自然科学版). 2018(05)
[5]基于增量式PID算法的温室温湿度控制系统设计[J]. 陆万荣,许江淳,曾德斌,杨杰超. 中国农机化学报. 2018(04)
[6]基于模糊PID参数自整定的细胞培养箱温度控制算法[J]. 刘大军,胡舜迪,史振志,赵鹏,闻路红. 计算机测量与控制. 2017(06)
[7]哺乳仔猪不同保温方式保温效果研究[J]. 郭宗义,祡捷,谢佳嫦,李海林. 猪业科学. 2017(04)
[8]沼气能源对仔猪舍的增温效果分析[J]. 袁奎,张富贵,熊小龙,田洪明,梁恩东. 中国农机化学报. 2016(07)
[9]相变材料在北方猪舍低温热水地板中的应用[J]. 刘海枝,王春野,袁月明,邱伟航,徐博. 中国农机化学报. 2016(01)
[10]基于参数自整定模糊PID的挤压式供水系统[J]. 杜京义,田伟,寇水潮. 计算机仿真. 2014(12)
硕士论文
[1]基于ZigBee和GPRS技术的仔猪温床监控系统的研究[D]. 徐博.吉林农业大学 2016
[2]不同季节不同类型猪舍环境参数监测及对仔猪生产性能影响的研究[D]. 彭红芳.河北农业大学 2015
[3]基于DFLC的光伏发电MPPT控制策略的研究[D]. 解俊娣.天津理工大学 2012
[4]猪舍加温地板研究[D]. 李陆钦.中国农业大学 2005
本文编号：3485693
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