模糊控制器在溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn).pdf

1、由于從國(guó)外引進(jìn)的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)與中國(guó)氣候條件不相適應(yīng),且引進(jìn)價(jià)格昂貴,因此很難在中國(guó)大規(guī)模應(yīng)用和推廣.而目前國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng),大部分控制水平較低,現(xiàn)代化管理水平不高,有些只能實(shí)現(xiàn)對(duì)單一環(huán)境因子的控制.這些因素都極大地制約了溫室經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮.改變傳統(tǒng)的控制方式,實(shí)施溫室環(huán)境的計(jì)算機(jī)監(jiān)控,開發(fā)符合中國(guó)國(guó)情的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng),對(duì)加快中國(guó)溫室生產(chǎn)的現(xiàn)代化水平和提高溫室的經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義.在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上,針對(duì)溫室系統(tǒng)

2、的環(huán)境參數(shù)、調(diào)控措施及控制特性進(jìn)行了分析,得出溫室環(huán)境系統(tǒng)是一個(gè)多變量、大慣性的非線性系統(tǒng),并且有耦合、延遲等現(xiàn)象的結(jié)論.很難對(duì)這類系統(tǒng)建立精確的數(shù)學(xué)模型并用傳統(tǒng)控制方法加以控制,而模糊控制不需要建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型,適合時(shí)變、滯后非線性系統(tǒng)的控制,因此對(duì)溫室系統(tǒng)采用模糊控制不僅是可行的,而且也是合適的.鑒于上述分析,綜合運(yùn)用模糊控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)和微控制器技術(shù),自行設(shè)計(jì)了一個(gè)用于溫室環(huán)境控制的模糊控制器,以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室環(huán)境

3、參數(shù)的監(jiān)控.在模糊控制算法的設(shè)計(jì)過程中,為了減弱各環(huán)境因子間的耦合作用,將模糊控制器分解為7個(gè)模糊控制模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì).在多方面了解專家或溫室操作者經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,總結(jié)出行之有效的隸屬度函數(shù)和模糊控制規(guī)則,采用Mamdani極大——極小法進(jìn)行模糊推理,然后利用重心法進(jìn)行反模糊化,最終得出模糊控制表.在制定控制規(guī)則時(shí),充分考慮各個(gè)環(huán)境因子間的耦合作用,利用規(guī)則本身的解耦作用,實(shí)現(xiàn)了溫室環(huán)境的多因子綜合控制.以MATLAB軟件的模糊邏輯工具箱

4、作為開發(fā)工具,便于隸屬度函數(shù)和控制規(guī)則的修改,可以方便快捷的設(shè)計(jì)模糊算法.在該課題組設(shè)計(jì)的溫室控制器MCG的基礎(chǔ)上,加以完善和擴(kuò)充,采用軟件法實(shí)現(xiàn)模糊控制器的軟硬件設(shè)計(jì).以MC68HC908GP32微控制器為核心組成模糊控制器的硬件系統(tǒng),包括信號(hào)輸入模塊,數(shù)碼顯示模塊,鍵盤輸入模塊,通訊模塊,輸出驅(qū)動(dòng)模塊和狀態(tài)監(jiān)控模塊.采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),嵌入了一個(gè)基于時(shí)間片的非搶占式實(shí)時(shí)內(nèi)核,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行各個(gè)任務(wù)的程序編寫,在模糊控制任務(wù)