模糊PID控制在食用菌大棚中的应用研究

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MatLab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。

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第1章 绪论

1.1 课题的选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3课题研究的主要内容

1.4 本章小结

第2章 食用菌大棚环境特征及控制策略分析

2.1 食用菌栽培温室的环境特征

2.2 食用菌大棚温室主要参数控制方式

2.3 温室大棚内温度，湿度的耦合关系的分析

2.4 温、湿度控制策略分析

2.5 本章小结

第3章 基于模糊PID控制理论的温度控制器模型设计

3.1 PID控制器的原理

3.2 PID控制算法在实际中的应用

3.3 模糊控制器原理

3.4 模糊PID控制设计

3.5 本章小结

第4章 Simulink仿真分析

4.1 仿真工具

4.2 仿真环境Simulink

4.3 本章小结

第5章 食用菌大棚中的硬件选择

5.1 变频器的选择

5.2 鼓风机变速调节系统

5.3 PLC的硬件选择

5.4 PLC的硬件组态

5.5 PLC的软件设计

5.6 S7-300PLC与变频器之间的通信

5.7 上位机控制系统的通信

5.8 模糊PID控制的实现以及通信组态的实现

5.9 变量表的建立及仿真

5.10 本章小结

第6章 结论和展望

6.1 研究工作总结

6.2 工作展望

参考文献

致谢