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基于模糊控制的温室智能控制系统设计
作 者: 孔德志
导 师: 陆宝春; 朱校
学 校: 南京理工大学
专 业: 机械工程
关键词: 模糊控制 可编程序控制器 无线传感网络 串口通信
分类号: TP273
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 29次
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内容摘要
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.NET Framework平台开发,下位机程序采用Step7micro-win sp6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。
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全文目录
摘要 3-4 Abstract 4-7 1 绪论 7-11 1.1 研究背景与意义 7-8 1.2 国内外发展现状 8-9 1.2.1 国外温室控制技术发展概况 8 1.2.2 国内温室控制技术发展概况 8-9 1.3 项目概况和主要工作 9-11 2 控制系统总体设计 11-18 2.1 被控参数的确定 11-13 2.1.1 温度 11 2.1.2 光照强度 11-12 2.1.3 湿度 12 2.1.4 CO_2浓度 12 2.1.5 其他参数 12-13 2.2 温室微环境控制系统的功能和特点 13-16 2.2.1 被控对象分析 13-14 2.2.2 控制系统的功能分析 14-16 2.3 控制系统的总体方案设计 16-17 2.3.1 设计的总体原则 16 2.3.2 总体方案设计 16-17 2.4 本章总结 17-18 3 温室模糊控制器设计 18-27 3.1 温室微环境控制的特点 18 3.2 模糊控制系统 18-19 3.2.1 模糊控制的概念 18 3.2.2 模糊控制的特点 18-19 3.2.3 模糊控制系统的构成 19 3.3 模糊控制器的设计 19-26 3.3.1 模糊控制器的结构 19-20 3.3.2 模糊控制器的结构设计 20-21 3.3.3 模糊控制规则设计 21-26 3.4 本章总结 26-27 4 温室控制系统硬件设计 27-39 4.1 硬件设计 27-33 4.1.1 系统结构 27-28 4.1.2 元器件的选择 28-33 4.2 无线传感网络的构建 33-35 4.2.1 系统无线传感网络结构 33-34 4.2.2 无线传感技术的选择 34-35 4.3 硬件电路设计 35-38 4.3.1 电动机供电与控制回路 35-38 4.3.2 手动控制回路 38 4.4 本章小结 38-39 5 控制软件设计 39-50 5.1 上位机程序框图 39-40 5.2 串口通信程序 40-43 5.2.1 上位机串口通信设置 40 5.2.2 下位机串口通信 40-43 5.3 无线传感器网络信息采集程序 43-45 5.3.1 TinyOS简介 43 5.3.2 nesC接口语法定义 43-45 5.4 上位机人机界面设计 45-48 5.4.1 界面介绍 45 5.4.2 界面设计实现 45-48 5.5 下位机软件 48-49 5.6 本章小结 49-50 6 项目实施与结果分析 50-56 6.1 项目概况 50-51 6.2 项目实施内容 51-52 6.2.1 电气控制柜的安装 51 6.2.2 检测系统的安装 51-52 6.3 运行结果分析 52-56 6.3.1 参数采集 52-55 6.3.2 结果分析 55-56 7 结论与展望 56-57 致谢 57-58 参考文献 58-60
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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