基于嵌入式平台的植物工厂控制系统研究

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集装箱植物工厂相对于其他的大型植物工厂体积比较小,在小空间里需要完成作物栽培架和环境调控设备的布置,通过智能环境控制技术完成对环境因子的控制。在植物工厂控制技术研究方面,美国、日本和欧洲国家走在了中国的前面,作为学习者,中国从1990年左右才开始研究植物工厂,进入新世纪后,我国对国外的植物工厂环境控制技术进行了学习和创新,植物工厂目前在我国还主要处在科研阶段,但是研究的意义重大。现阶段研发的植物工厂控制系统,普遍釆用可编程控制器作为主控制器,并结合控制算法进行控制,这使得系统成本相对较高,并且传统的控制应用在微型植物工厂这类耦合性较强、非线性、大滞后系统时无法很好的满足控制要求,控制效果往往不太理想。本设计完成了基于LPC2368微控制器的植物工厂控制系统,在硬件方面,本文完成了控制器硬件电路的设计,包括供电电路、串行通信电路、隔离输出模块电路的设计,在软件方面,移植了嵌入式实时操作系统μC/OS-II,并在此基础上编写了应用软件,通过触摸屏生产公司提供的软件进行人机交互界面开发,通过触摸屏可以随时修改环境因子参数和查询历史数据。在综合分析小型植物工厂内部环境因子特点的基础上,选取对作物生长起决定作用的温度和湿度作为主要研究对象。针对热惯性大的问题,提出了Ramp时间等概念。对于温湿度耦合问题,采用温湿度联动控制,在除湿的时候采用先加温再降温除湿的方法,最后总结出了8不同情况下的植物工厂环境因子控制逻辑,解决了存在的这些问题。通过长时间的实验运行和通过做有针对的实验证明此控制逻辑具有较好的控制效果。
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