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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。

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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