基于嵌入式平臺(tái)的微型植物工廠控制系統(tǒng)研究.pdf

1、微型植物工廠是技術(shù)密集型的小型化植物工廠，它通過(guò)智能控制系統(tǒng)控制作物生長(zhǎng)的環(huán)境，為所種植的作物提供適宜其生育的環(huán)境和合理比例的營(yíng)養(yǎng)液。目前，微型植物工廠在荷蘭、日本、美國(guó)等植物工廠技術(shù)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家已經(jīng)有較為廣泛的應(yīng)用，然而在國(guó)內(nèi)微型植物工廠還是設(shè)施行業(yè)的新生事物?，F(xiàn)階段研發(fā)的植物工廠控制系統(tǒng)，普遍采用可編程控制器作為主控制器，并結(jié)合PID控制算法進(jìn)行控制，這使得系統(tǒng)成本相對(duì)較高，并且傳統(tǒng)的PID控制應(yīng)用在微型植物工廠這類(lèi)耦合性較強(qiáng)、非

2、線(xiàn)性、大滯后系統(tǒng)時(shí)無(wú)法很好的滿(mǎn)足控制要求，控制效果往往不太理想。
　　設(shè)計(jì)高效合理的控制系統(tǒng)一直是微型植物工廠研制中的關(guān)鍵性難題，本文通過(guò)對(duì)當(dāng)前眾多微型植物工廠控制系統(tǒng)的分析，針對(duì)微型植物工廠控制的要求，提出一種新的基于嵌入式平臺(tái)的控制系統(tǒng)，采用ST公司的STM32F103處理器作為控制系統(tǒng)的主控芯片，通過(guò)引進(jìn)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ設(shè)計(jì)完成控制系統(tǒng)主控制器。在硬件方面，本文完成了控制器硬件電路的設(shè)計(jì)，包括STM32核心電

3、路、傳感器數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、液晶顯示和觸摸控制電路以及執(zhí)行控制電路等電路模塊的設(shè)計(jì);在軟件方面，移植了嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，并在此基礎(chǔ)上編寫(xiě)了控制器應(yīng)用軟件，通過(guò)移植μCGUI軟件包進(jìn)行人機(jī)交互界面開(kāi)發(fā)，利用SD卡存儲(chǔ)采集到的環(huán)境因子信息，通過(guò)觸摸屏可以隨時(shí)修改環(huán)境因子參數(shù)和查詢(xún)歷史數(shù)據(jù)。在綜合分析微型植物工廠內(nèi)部環(huán)境因子特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選取對(duì)作物生長(zhǎng)起決定作用的溫度和濕度作為主要研究對(duì)象，針對(duì)溫度和濕度控制過(guò)程中存