基于模糊控制技术多变量温湿度控制系统的研究和设计

摘要

随着人们对生活品质的不断追求，人们日益看中对新鲜事物的追求，尤其新鲜蔬菜水果，人们的需求大大促进了温室产业的发展。本文主要对温室的温度和湿度控制进行研究，根据二者的影响因素采用了模糊控制算法。温室环境系统是一种很复杂的多变量系统，主要特征是大惯性、非线性、时滞。因此很难采用传统的数学模型温室模态进行建模控制，而把温室的非线性数据转换为线性会造成数据失真，影响作物生长。本文采用模糊控制对温室系统的温度、湿度进行精确控制，模糊控制具有较强的鲁棒性，不需要像传统控制那样建立研究对象的数学模型，非常适合像温室控制这样的非线性系统。
　　本文将温室控制系统设计为上位机与下位机两部分:上位机采用VB在PC机上设计上位机温室监控软件，下位机运用分布式控制策略采用STM32F103VC芯片设计了系统的Fuzzy主控制器模块、信号采集模块、执行机构模块、ZigBee无线通信模块。通过Matlab对温室控制模糊控制算法与PID控制进行仿真比较，得到模糊控制具有良好的控制效果。下位机各模块软件采用KEIL软件进行开发。本文控制芯片采用ARM单片机，具有性能强劲、成本低廉的特点。本文采用分布式控制系统设计方案具有结构简单便于维护和扩展的优点。ZigBee无线通信减少了现场布线，上位机监控软件与下位机LCD显示相结合方便观察温室状态。模糊控制算法具有调节时间短、稳定性强的特点，促使温室控制系统能够充分保障作物的健康生长。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 温室控制系统国内外发展状况

1．1．1 温室控制系统国外发展状况

1．1．2 温室控制系统国内发展状况

1．1．3 温室控制系统国内研究面临问题

1．2 温室控制系统的核心技术

1．3 温室控制系统未来发展方向

1．4 温室控制系统研究意义

1．5 本文研究内容及论文结构

第二章 系统分析

2．1 温室控制系统硬件组成

2．2 温室控制系统核心技术

2．2．1 分布式控制技术

2．2．2 模糊控制技术

2．2．3 ZigBee无线通信技术

2．3 本章小结

第三章 系统硬件设计

3．1 控制器选型

3．2 ZigBee无线通信模块硬件设计

3．3 Fuzzy主控制器模块硬件设计

3．4 信号采集模块硬件设计

3．5 执行机构模块硬件设计

3．6 本章小结

第四章 系统软件设计

4．1 上位机软件

4．2 下位机软件

4．2．1 ZigBee无线通信软件设计

4．2．2 Fuzzy主控制器软件设计

4．2．3 信号采集模块软件设计

4．2．4 执行机构模块软件设计

4．3 本章小结

第五章 模糊算法研究及仿真

5．1 模糊算法的实现

5．1．1 模糊化

5．1．2 模糊推理

5．1．3 解模糊化

5．2 模糊算法仿真

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢