基于HMI和PLC的滴灌模糊控制系统研究与设计

摘要

我国作为一个农业用水大国，一直采用地面漫灌的灌溉方式，这种漫灌方式不仅效果不好，同时也造成了水资源的巨大浪费。近年来我国从国外引入包括滴灌在内的多种节水灌溉设备，但由于照搬国外产品，滴灌作为最高效的节水灌溉方式之一，在国内一直没有取得很好的应用效果。所以我国迫切需要一种成本低廉、操作和维护简单，适合我国国情的滴灌智能控制系统。
　　本论文以HMI和PLC为技术手段，通过检测作物生长的土壤湿度和光照强度，制定模糊控制规则调节滴灌支路的供水比例电磁阀开度，改变滴灌速度，从而保证了作物生长的土壤湿度；同时为了保证滴灌干路有足够的水源分配给各个滴灌支路，又设计了干路变频供水系统。根据各个滴灌支路的比例电磁阀开度制定模糊控制专家规则，控制变频器的输出频率以改变滴灌干路的供水电机转速，保证系统的供水稳定。
　　综合作物的生长特性以及作物夜间的生长环境因素，本课题设计的智能滴灌控制系统除有自动、手动控制方式外，还设计了周期定时控制方式。这种控制方式既符合作物的生长因素，又节约了水利资源、电力资源，同时也减少了电气设备的损耗。
　　本课题设计的滴灌智能控制系统采用先进的模糊控制算法，通过仿真与传统的 PID控制算法比较，具有超调量小、动态时间短和鲁棒性好等特点。同时，本课题设计了简单的人机操作界面和稳定的以太网通讯方式，实现对下位机的监视与控制。

目录

封面

声明

目录

中文摘要

英文摘要

第一章 概 述

1.1我国水资源状况

1.2滴灌优缺点分析

1.3滴灌控制系统国内外研究现状与发展形式

1.4课题研究目的与意义

1.5课题研究的主要内容

第二章 滴灌控制系统简介

2.1滴灌主要设备

2.2 滴灌技术的控制指标

2.3 滴灌控制系统工作过程

2.4 本章小结

第三章 滴灌系统模糊控制器设计

3.1控制策略分析与方案选择

3.2 滴灌模糊控制器设计

3.3干路变频恒压供水模糊控制器设计

3.4 本章小结

第四章 滴灌控制系统硬件与软件设计

4.1滴灌控制系统硬件设计

4.2滴灌控制系统软件设计

4.3 本章小结

第五章 滴灌控制系统模糊控制仿真

5.1灌水器滴灌系统模糊控制仿真设计

5.2 灌水器PID控制SIMULINK仿真

5.3 灌水器仿真结果分析

5.4 干路变频恒压供水模糊控制仿真实验

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术成果