人工气候室的温湿度模糊PID复合控制

摘要

人工气候室是一种能够模拟自然环境的科研实验设备，随着人们对农产品需求的不断增长，现代农业不断地飞速发展，在这个过程中，人工气候室得到充分地运用和发展，现已成为现代农业，甚至成为工业、医药、林业、环境科学及生物遗传工程等领域的重要科研设备。温度和湿度是人工气候室的重要控制参数，国内外人工气候室系统的控制主要是通过传统PID技术，鉴于人工气候室控制参数的特殊性（非线性、大迟滞等）以及PID控制技术对参数的强依赖性，使得系统的调试工作非常繁琐。因此，将新型的智能控制算法运用于人工气候室控制系统迫在眉睫。
　　随着智能控制技术的不断发展，模糊PID控制技术已经日益成熟并运用于各种场合儿得到非常好的效果，鉴于它的自适应性强、抗干扰能力强等优势，并考虑本文所讨论的人工气候室的特殊功能（分时段不同参数运行功能），本文采用了一种模糊控制与模糊PID控制相结合的控制算法，完成温度和湿度的控制。本文介绍了整个控制系统的软硬件设计，最后还将实验仿真结果和现场运行数据分别同传统的PID控制的效果进行对比，体现出该算法的先进性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 概述

1．2 人工气候室的发展现状

1．2．1 人工气候室国外发展现状

1．2．2 人工气候室国内发展现状

1．3 人工气候室控制系统分析

1．3．1 人工气候室控制系统需求分析

1．3．2 问题及难点的分析

1．4 论文的研究内容和结构

1．4．1 本文的主要研究内容

1．4．2 本文的结构

1．5 本章小结

第二章 相关控制算法及其控制器的设计

2．1 PID控制

2．1．1 PID控制简介

2．1．2 PID控制原理

2．1．3 P调节、I调节与D调节

2．1．4 常用PID控制方式

2．1．5 PID控制器的设计

2．2 模糊控制算法

2．2．1 模糊数学

2．2．2 模糊控制原理

2．2．3 模糊控制器的设计

2．3 模糊PID控制算法

2．3．1 模糊PID控制原理

2．3．2 模糊PID控制器的设计原理

2．4 本章小结

第三章 人工气候室控制器硬件设计

3．1 人工气候室总体结构

3．2 控制系统硬件结构

3．3 中央控制器

3．3．1 CPU224XP CN介绍

3．3．2 模拟量输入扩展模块EM231

3．3．3 系统I／O分配

3．3．4 触摸屏

3．4 温度控制

3．5 湿度控制

3．6 二氧化碳控制与光照控制

3．7 本章小结

第四章 人工气候室控制器软件设计

4．1 触摸屏界面设计

4．1．1 设计软件DOPSoft介绍

4．1．2 通讯参数的设置

4．1．3 功能界面的设计

4．2 程序流程及控制

4．2．1 程序流程

4．2．2 控制部分程序设计

4．3 本章小结

第五章 温湿度模糊PID复合控制器的设计与实现

5．1 系统的控制方案与控制算法

5．1．1 系统分析

5．1．2 控制方案与控制算法

5．2 湿度控制器的设计

5．3 温度控制器的设计

5．3．1 温度模糊控制器的设计

5．3．2 温度模糊PID控制器的设计

5．4 系统simulink仿真与实际运行

5．4．1 系统MATLAB模型的构建

5．4．2 现场运行效果

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

研究生期间发表论文和参与科研项目

致谢