基于模糊控制的温室智能控制系统设计

摘要

本文研究了模糊控制技术在温室微环境控制中的应用，开发了一套温室智能控制系统，并在实际应用中取得了良好的控制效果。
　　首先，介绍了影响温室作物生长的环境因子，对温室中用于调节环境参数的各执行机构的功能、特点做了较全面的分析，并以此为基础，按照温室微环境控制的要求和特点确定了智能控制系统的总体方案。
　　其次，鉴于温室微环境是一个多变量、强耦合、大滞后、时变的被控对象，无法建立准确的数学模型，常规的开关量或者PID控制无法获得理想的控制效果，本文在吸取前人研究成果的基础上，设计了基于模糊控制理论的智能模糊控制器。
　　第三，设计了控制系统的硬件和软件系统。硬件系统由上位机、下位机和无线传感网络三部分组成，为了提高系统的稳定性和可靠性，上位机选用工控机，下位机选用PLC;上位机管理软件基于C＃和Microsoft.NETFramework平台开发，下位机程序采用Step7micro-winsp6软件编程，无线传感网络与上位机之间的通信程序采用TinyOS平台和nesC语言开发。
　　最后，以对温度、湿度两个参数的控制效果为例，对控制系统的实际控制效果进行了分析，实验结果表明，本控制系统稳定可靠、控制过程超调小、平稳性好、响应时间较短、控制效果较理想。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外发展现状

1．2．1 国外温室控制技术发展概况

1．2．2 国内温室控制技术发展概况

1．3 项目概况和主要工作

2 控制系统总体设计

2．1 被控参数的确定

2．1．1 温度

2．1．2 光照强度

2．1．3 湿度

2．1．4 CO2浓度

2．1．5 其他参数

2．2 温室微环境控制系统的功能和特点

2．2．1 被控对象分析

2．2．2 控制系统的功能分析

2．3 控制系统的总体方案设计

2．3．1 设计的总体原则

2．3．2 总体方案设计

2．4 本章总结

3 温室模糊控制器设计

3．1 温室微环境控制的特点

3．2 模糊控制系统

3．2．1 模糊控制的概念

3．2．2 模糊控制的特点

3．2．3 模糊控制系统的构成

3．3 模糊控制器的设计

3．3．1 模糊控制器的结构

3．3．2 模糊控制器的结构设计

3．3．3 模糊控制规则设计

3．4 本章总结

4 温室控制系统硬件设计

4．1 硬件设计

4．1．1 系统结构

4．1．2 元器件的选择

4．2 无线传感网络的构建

4．2．1 系统无线传感网络结构

4．2．2 无线传感技术的选择

4．3 硬件电路设计

4．3．1 电动机供电与控制回路

4．3．2 手动控制回路

4．4 本章小结

5 控制软件设计

5．1 上位机程序框图

5．2 串口通信程序

5．2．1 上位机串口通信设置

5．2．2 下位机串口通信

5．3 无线传感器网络信息采集程序

5．3．1 TinyOS简介

5．3．2 nesC接口语法定义

5．4 上位机人机界面设计

5．4．1 界面介绍

5．4．2 界面设计实现

5．5 下位机软件

5．6 本章小结

6 项目实施与结果分析

6．1 项目概况

6．2 项目实施内容

6．2．1 电气控制柜的安装

6．2．2 检测系统的安装

6．3 运行结果分析

6．3．1 参数采集

6．3．2 结果分析

7 结论与展望

致谢

参考文献