智能自适应预测模糊控制温室系统研究

论文摘要

设施农业是实现我国农业可持续发展的重要组成部分,现代化温室是设施农业的精华,工厂化农业的核心。温室就是建立一个模拟适合生物生长的气候条件,创造一个人工气象环境,来消除温度对生物生长的限制。而且,温室能克服环境对生物生长的限制,能使不同的农作物在不适合生长的季节产出,使季节对农作物的生长影响不大,部分或完全摆脱了农作物对自然条件的依赖。本文在查阅了大量国内外温室控制材料基础上,针对目前国内温室控制系统现状,通过分析温室内环境因子特点,把自适应□(?)□漀 (?)□(?)□□(?)□漀 (?)□(?)(?)□(?)□□(?)□漀 (?)□(?)□□行通信技术应用于温室系统设计与研制,研制了一套通用性强,具有一定智能化、成本低、符合我国国情的温室控制系统,实现主要环境因子综合控制,为作物提供良好的生长环境。针对温室系统特点,所研制的控制系统主要用来控制温室系统内部的温度、湿度、光照度和二氧化碳浓度四个参数。考虑到温室系统内部情况复杂,很难建立精确的数学模型,且具有很强的耦合与滞后性,因而采用自适应预测与模糊控制相结合的算法对温度、湿度综合控制,减小温度、湿度存在的耦合与滞后性对系统输出控制的影响。本文设计了控制器的软硬件部分。硬件设计采用上下位机两级控制方式,上位机采用PC机,下位机采用单片机。上位机主要实现了数据存储,控制参数向下位机输送,显示实时数据等功能,采用VB编写上位机控制界面;下位机单片机主要功能是接收前向通道采集值,将其传给上位机,并通过下位机软件分析处理,输出信号经外接电路放大控制执行机构。同时,还对单片机系统的外接硬件电路进行了设计。本控制系统的提出,为温室控制提供了一种途径。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 温室系统介绍
• 1.2 国内外温室控制现状分析及发展趋势
• 1.3 我国目前主要的温室类型及性能
• 1.3.1 温室类型
• 1.3.2 温室主要的性能指标
• 1.4 温室系统主要参数和其特点
• 1.5 智能温室系统的特点
• 1.6 本课题研究的目的、意义
• 第2章 智能温室系统总体设计
• 2.1 被控参数设定、算法及硬件选择
• 2.2 系统的总体设计原则
• 2.3 系统设计方案
• 2.3.1 硬件系统设计方案
• 2.3.2 软件系统设计方案
• 2.3.3 控制算法设计方案
• 2.4 本章小结
• 第3章 控制算法与控制器设计
• 3.1 自适应预测器的设计
• 3.2 模糊控制器的设计
• 3.2.1 精确量的模糊化
• 3.2.2 模糊控制规则的建立
• 3.2.3 模糊推理
• 3.2.4 模糊量的清晰化
• 3.3 自适应模糊控制器的编程步骤
• 3.4 本章小结
• 第4章 温室控制系统硬件设计
• 4.1 硬件系统设计原则
• 4.2 前向通道设计
• 4.2.1 前向通道含义及特点
• 4.2.2 传感器选择
• 4.2.3 模数转换器（A/D）选用及功能介绍
• 4.3 微处理器设计及器件选用
• 4.3.1 微处理器元器件选择
• 4.3.2 微处理器元器件介绍
• 4.4 外接执行机构电路设计
• 4.4.1 输出控制信号方式介绍
• 4.4.2 输出执行电路设计
• 4.5 电源电路
• 4.6 本章小结
• 第5章 智能温室控制系统软件设计
• 5.1 汇编软件设计
• 5.1.1 软件设计前几点说明
• 5.1.2 程序介绍
• 5.2 上位机VB 软件设计
• 5.2.1 多温室监控主界面
• 5.2.2 单个温室控制界面
• 5.2.3 可视化界面数据库
• 5.3 串行通讯协议
• 5.3.1 串行通信连接介绍
• 5.3.2 串行通信协议定制
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介