温室温湿度相关控制理论研究及控制设备研制

摘要

温室环境系统是一个多变量、大惯性、非线性的系统，且存在耦合、时延等现象。通过对国内外设施农业现状以及温室温、湿度控制算法的总结，结合目标温室实际情况，设计实现基于农业专家知识库的温室智能监控系统。
　　 借助spss软件分析温室历史记录数据，通过对其数值特性的研究，得出合理的温室类别划分以及各类别的简单可靠判别函数，交互检验后证明了该模型的高准确度。在此基础上研究温室温、湿度变化率的相关性，为设计模糊解耦控制算法提供了依据，对温室温、湿度解耦控制进行了初步的探讨。在模糊控制的规则爆炸问题上，结合分形和变论域的思想提出分级模糊控制方法，对该问题的解决有一定的现实意义。为了解决温室控制的大时滞问题，在寻找温室控制因子的模糊回归预测模型的基础上，设计了模糊预测控制方法。在这些研究工作之后，依据目标温室设施条件设计了针对各温室监控因子的控制方法。
　　 在温室整体控制结构上分布控制、集中管理。为了系统的可移植性和可扩展性，设计模块化的温室因子采集器和控制器。在上位由ARM主控制器统一监管，主控制器根据专家知识库提供的目标值和控制要求，结合控制模型计算控制输出，向服务器存储数据以及接收实现服务器的调控命令。
　　 在考虑防静电、防雷、误差控制的基础上详细设计硬件电路和软件程序。通过误差分析论证了系统采集数据的误差度，证明系统设计的可行性。设计具体的性能验证方案，对在线运行的温室智能专家监控系统验证、调试其在数据采集精度上的可靠性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1国内外温室控制现状分析及发展趋势

1.2研究的目的、意义

1.3选题及研究的主要内容

第二章温室温、湿度变化率相关性的研究

2.1样本分类

2.2判别函数

2.3回归分析

2.4小结

第三章温室因子模糊控制方法的研究

3.1基于类别的温室温、湿度模糊解耦控制系统研究

3.1.1模糊解耦控制结构

3.1.2模糊控制器设计

3.1.3小结

3.2分级模糊控制方法研究

3.2.1分级变论域控制思想

3.2.2分级变论域控制结构

3.2.3分级变论域控制理论分析

3.2.4仿真对比分析

3.2.5小结

3.3温室模糊回归预测控制方法研究

3.3.1模糊回归分析

3.3.2多元模糊回归预测模型

3.3.3温室模糊回归预测模型

3.3.4模糊回归检验

3.3.5模糊预测控制结构

3.3.6小结

3.4温室控制结构设计

第四章智能温室控制系统设计

4.1温室控制系统结构设计

4.1.1温室控制系统项目要求及技术指标

4.1.2方案设计

4.1.3传感器选型

4.1.4控制器选型

4.2温室控制系统硬件设计

4.2.1电源电路设计

4.2.2 RS-485通信接口电路设计

4.3通信协议

4.3.1通信帧格式

4.3.2下位地址

4.3.3通信中的超时处理

4.4温室控制系统软件设计

4.4.1数据采集模块软件设计

4.4.2继电器控制模块软件设计

4.4.3通信软件设计

4.4.4主控制器软件设计

第五章温室控制系统保护设计与性能分析

5.1系统硬件抗干扰设计

5.1.1电源

5.1.2接口电路

5.1.3电路板设计

5.2系统软件抗干扰设计

5.3电路防雷、防静电分析

5.4系统采集误差分析

5.4.1 A／D转换部分误差

5.4.2环境因子误差综合

第六章温室控制系统测控性能测试

6.1温室测控系统性能校正方案

6.2温室测控系统测量性能调试校正

第七章结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢

附录

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