基于模糊PID算法的烤烟房温湿度监控系统

论文摘要

烟草行业是贵州省主要的支柱产业。由于气候、土壤、海拔等自然条件适合烟叶生长，省内许多农业生产地区都有烟叶种植生产和初加工基地。但由于经济水平相对落后，目前的烟叶烘烤基本上停留在初级阶段，绝大部分烘烤过程仅有一些简单的测量仪表，主要依靠烟农的个人经验完成，烟叶烘烤合格率较低，阻碍了烟叶的种植和生产。由于烤烟房的修建没有约束，农用烟叶烘烤的温湿度检测点距离较远，地理分布分散，环境较差。传统的基于现场总线的温湿度监控系统在工业现场能够胜任，但由于传输距离和布线环节的限制，现场总线不利于对分散的监控点进行管理。目前无线数据传输正在快速发展，从军事、航空航天延伸到工农业的各个领域，如何利用己经广泛应用的GPRS无线通信网络来改造传统的温湿度监控系统是本文要解决的主要问题。通过研究完成了烤烟房温湿度监测系统。对分散于不同地理位置的采集点使用GPRS通信模块将数据集成到监控中心。对PID控制算法进行研究，并对传统PID算法进行改进，确定本系统温湿度的监控调节使用模糊PID和专家PID智能算法实现。这些措施的综合使用大大提高了烟叶烘烤的自动化水平，取得令人满意的效果，具有较好的实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 概述
• 1.2 课题研究背景
• 1.3 课题研究的主要内容及意义
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 烟叶烘烤技术的发展
• 1.4.2 数据采集与传输
• 1.4.3 温湿度监控系统
• 1.5 论文结构安排
• 第2章 研究的相关基础理论与方法
• 2.1 烟叶烘烤工艺简介
• 2.2 数据通信技术
• 2.2.1 有线通信
• 2.2.2 无线通信
• 2.3 测控系统与技术
• 2.3.1 传感器
• 2.3.2 信号的采样和滤波
• 2.3.3 计算机控制系统
• 2.3.4 智能测控算法
• 2.3.4.1 数字 PID 算法
• 2.3.4.2 神经网络算法
• 2.3.4.3 遗传算法
• 2.4 数据库技术
• 2.4.1 数据库系统
• 2.4.2 数据库管理系统
• 2.4.3 数据库应用系统
• 2.5 小结
• 第3章 烤烟房温湿度检测系统的设计
• 3.1 工况分析
• 3.1.1 三段式烘烤的核心技术
• 3.1.2 现行烘烤设备存在的问题
• 3.2 远程监控系统的整体结构
• 3.2.1 分布式监控系统
• 3.2.2 系统整体结构
• 3.3 监控节点的硬件设计
• 3.3.1 采集监控节点
• 3.3.2 温湿度传感器模块
• 3.3.3 主控单片机模块
• 3.3.4 存储模块
• 3.3.5 无线数据传输模块
• 3.3.6 时钟模块
• 3.3.7 LED 显示模块
• 3.4 控制中心硬件结构设计
• 3.5 软件系统设计
• 3.5.1 无线数据采集节点软件设计
• 3.5.2 通信模块软件设计
• 3.5.3 通信终端软件
• 3.6 小结
• 第4章 烤烟房温湿度智能算法的设计
• 4.1 数字 PID 控制算法
• 4.2 改进的数字 PID
• 4.2.1 饱和问题及其抑制
• 4.2.2 干扰的抑制
• 4.2.3 纯滞后补偿算法（smith 预测）
• 4.3 智能控制
• 4.4 模糊 PID 控制
• 4.4.1 模糊 PID 控制器
• 4.4.2 模糊控制规则
• 4.4.3 模糊推理与解模糊化
• 4.4.4 仿真效果
• 4.5 专家 PID 控制系统
• 4.5.1 控制策略
• 4.5.2 仿真效果
• 4.6 小结
• 第5章 系统实现、总结及展望
• 5.1 总结温湿度监控部分实现情况及应用效果
• 5.2 总结与展望
• 致谢
• 参考文献