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针对国外温室技术发展水平及我国温室生产实际状况需要,进行了智能温室自动控制系统的研究,旨在开发出一套自动化程度高、工作可靠、成本低廉、便于推广应用的智能温室自动控制系统。
本文首先简要介绍了影响植物生长的相关环境因子,同时分析温室环境各执行机构对环境因子的控制效果及控制特点,在此基础上进行了温室控制系统总体方案设计。
由于温室控制系统具有许多特点,如时变性、非线性和不确定性,难以建立准确的数学模型,常规的控制方法的控制效果都不太理想,为了提高温室控制的精度和水平,本文将模糊控制理论的知识应用到温室的自动控制系统中,提出了采用模糊控制策略来实现智能温室的自动化控制。设计了模糊控制器,它能处理模糊信息,完成推理功能,通过建立模糊控制表、系统查表来提升运行速度。并利用MATLAB仿真软件对温室控制系统进行了部分仿真试验,仿真结果表明,模糊控制与常规的PID控制相比超调量小,稳态误差有了明显的改善,更适合应用于智能温室的控制中。在温室模型和实际温室大棚中的试验测试表明,运用模糊控制策略其控制过程超调小,无振荡,平稳性好,达到稳定状态的时间短,稳态误差小,控制效果较理想。
本文对控制系统的硬件和软件进行了设计,控制系统由上位机和下位机组成。上位机采用PC机,由VC++实现上位机编程,主要完成参数的设定、数据的处理、分析、存储、显示和打印等任务;下位机采用单片机,主要完成温室的数据采集、传送、预处理和控制任务。系统采用RS-485串行口实现上位机和下位机通讯,系统稳定性好,抗干扰能力强。为验证控制系统的工作情况,自行设计并制作了温室控制模型,并在温室模型和生产型温室中进行了试验研究,对试验数据的分析结果表明本系统工作稳定、性能可靠,具有良好的人机环境,采用模糊控制策略在智能温室控制中能取得较好的控制效果。
本课题研究在温室控制实现自动化、智能化上进行了有益的尝试,设计的自动控制系统经适当修改能满足相关单位实际生产需要。自行设计制作的有机玻璃温室模型具有温室典型的控制机构,在温室技术、电气自动化技术的研究中有一定的参考意义。