日光温室通风控制系统的设计与开发

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qiaoqiao624
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在我国现代化设施农业的发展研究过程中,日光温室已成为我国的一种新型温室结构形式,在北方大力发展,成为中国现代农业的主体。通风系统是日光温室降温除湿的主要措施,它不仅能够调整日光温室温湿度,还能够提高二氧化碳的浓度,有助于绿色植物进行光合作用,增加农作物的产出。除此之外,还可以防止温室内温度过高、降低病虫害发生的可能性。目前我国日光温室通风机械化发展良莠不齐,总体而言温室通风机械化、自动化较低,会导致通风时间不合理等问题,不利于温室农作物的生长,会降低农作物的产量。本文着重于设计开发一套适用于日光温室的通风控制系统,用来提高温室通风效率,提高农作物产量。日光温室本身的特点导致温室环境为封闭或半封闭式的,其内部环境复杂,环境影响因子种类多样,包括光照度、二氧化碳等。且因子之间耦合性大,采取控制措施对温室的影响不是立即生效,具有时延性。本文基于对日光温室通风的研究,提出采用模糊PID控制算法控制温室通风,使温室通风自动化。其主要研究工作及创新点如下:(1)本文分析了国内外温室通风控制的研究与进展,总结不足。并简要概括了常规PID控制算法与模糊控制算法特点。在分析两种控制算法基本原理和实际使用场合的基础上,将模糊控制与PID控制技术结合,设计一种模糊控制器,并用MATLAB软件对其进行仿真。(2)确定日光温室通风控制系统建设的总体方案。该系统主要包含机械结构设计、算法理论研究两部分。算法理论研究部分包括传统PID控制算法和模糊控制算法的研究;机械结构设计主要包括了执行系统设计与控制系统设计。(3)采用主机-从机-节点结构控制温室通风,通过上位机输入给定温度参数,利用传感器监测温室内温度,使用平拉式机械结构调节温室通风口大小,从而控制温室内部温度。(4)在模糊PID控制算法方面,定义温室内的输入、输出模糊集,系统的输入设定为温度误差e和误差变化率ec,输出为通风口大小,定义隶属函数与输入输出语言阙值,建立模糊控制管理规则表,进行模糊推理与解模糊,计算当前的Kp,Ki,Kd,并通过PID控制器输出。本课题已经成功的进行了日光温室中的调试和操作,据实验研究结果分析表明,该采用模糊PID算法的日光温室通风系统,能够使气温调节在设定值范围内,以保证作物在合适的气温下正常生长,并可以根据温室内外温差值调整通气孔大小,提高温室通风的效率。
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