智能大棚温度控制系统设计(草稿)

第三章 复合控制器设计 .................................................................................. 17
3.1 被控对象模型建立 ...................................................................................................... 17 3.2 模糊 PID 复合控制原理 .............................................................................................. 18 3.2.1 模糊 PID 复合控制原理概述 .............................................................................. 18 3.2.2 模糊 PID 双模控制器结构 .................................................................................. 19 3.2.3 模糊 PID 控制器设计及参数整定 ..................................................................... 20 3.2.4 模糊规则切换方案 ............................................................................................. 22 3.2.5 模糊 PID 复合控制算法的改进 .......................................................................... 23 3.3 模糊 Smith 预估智能控制 ......................................................................................... 25
1.1 课题研究背景 ................................................................................................................ 1 1.2 课题研究措施 ................................................................................................................ 2 1.3 PID 控制器发展情况 .................................................................................................... 2 1.4 模糊控制的发展与现状 ................................................................................................ 3 1.5 本章小结 ........................................................................................................................ 4
第四章 温度控制器的硬件设计 ...................................................................... 37
4.1 控制器硬件结构设计 ................................................................................................. 37 4.1.1 总体结构介绍 ...................................................................................................... 37 4.1.2 各模块功能介绍 .................................................................................................. 38 4.2 控制器 1 模块设计 ...................................................................................................... 39 4.2.1 芯片选型 .............................................................................................................. 39 4.2.2 电路设计 .............................................................................................................. 41 4.3 控制器 2 模块设计 ...................................................................................................... 42 4.3.1 器件选型 .............................................................................................................. 42 4.3.2 性能描述 .............................................................................................................. 42 4.3.3 电路设计 .............................................................................................................. 43 4.4 通讯模块 ...................................................................................................................... 46 4.4.1 通信协议介绍 ...................................................................................................... 46 4.4.2 通信模块硬件设计 .............................................................................................. 48 4.5 键盘、显示模块 .......................................................................................................... 49 4.6 温度采集模块设计 ...................................................................................................... 51 4.6.1DS18B20 介绍 ........................................................................................................ 51 4.6.2 测温原理 .............................................................................................................. 52 4.6.2 电路的设计 .......................................................................................................... 52 4.6.3 单总线温度采集仿真 .......................................................................................... 53 4.7 其它外围设计 .............................................................................................................. 53 4.7.1 电源设计 .............................................................................................................. 53 4.7.2 控制电路设计 ...................................................................................................... 54 4.8 本章小结 ...................................................................................................................... 55
学位论文
摘
要
基于单片机的智能大棚温度控制系统设计
摘
要
随着科学技术在农业生产中的不断应用，温室大棚技术受到了广泛的推过。但在生 产过程中影响产量的一个重要因素是温度的不稳定性及温度控制的准确率低等问题。因 此，大型温室大棚的建设对温度检测技术也提出了越来越高的要求。针对此问题采用常 规的 PID 控制方法往往难以获得满意的动、静态性能。 模糊控制作为智能控制的一个主要分支，其适用于数学模型未知的、非线性的、时 变的系统控制。而模糊 PID 控制技术是现在、未来研究与应用的重点技术之一。本文提 出了一种混合型模糊 PID 复合控制器， 该控制器在误差的不同范围内对控制器进行分段 复合控制，结合了模糊控制和传统 PID 控制的优点，使得系统相应在暂态时有着模糊控 制器快速性和稳定性特点，稳态时有 PID 控制器的高精度特性。为了使切换平滑过渡， 设计了基于模糊规则知识的切换原则，实现了无扰切换。另外，对模糊控制器设计和参 数整定的改进上， 通过建立 PID 整定参数与模糊 PID 控制器比例因子近似对应关系式的 方法，得到模糊 PID 控制器初始整定参数，达到较少的试凑便可获得更加理想控制效果 的目的。 同时， 针对具有大滞后的恒温控制系统， 加入了具有一阶惯性环节的 Smith 预估器， 利用模糊控制整定惯性环节参数。 结合模糊-PID 复合控制与模糊自适应 Smith 预估器提 出了本文的新型模糊 Smith 智能控制。通过仿真表明这种控制方法改善了控制品质，使 恒温控制系统的鲁棒性和抗干扰性得到了显著改善。 关键词： PID 控制；模糊控制；单总线；恒温控制
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目
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3.3.1 传统 PID 控制与 Smith 预估控制的区别 ......................................................... 25 3.3.2 改进的 Smith 预估控制器 ................................................................................. 28 4.3.3 模糊 Smith 预估智能控制器 ............................................................................. 29 3.4 MATLAB 仿真 ................................................................................................................ 32 3.5 本章小结 ...................................................................................................................... 36
第二章 模糊控制器设计 .................................................................................... 5
2.1 模糊控制系统 ................................................................................................................ 5 2.1.1 模糊控制的概述 .................................................................................................... 5 2.1.2 模糊控制的基本原理 ........................................................................................... 5 2.1.3 模糊控制的组成及类型分类 ............................................................................... 6 2.2 模糊控制器设计 ............................................................................................................ 8 2.2.1 模糊控制器的输入输出变量 ................................................................................ 9 2.2.2 模糊控制规则的设计 .......................................................................................... 10 2.2.3 精确量的模糊化 .................................................................................................. 12 2.2.4 模糊控制查询表 .................................................................................................. 14 2.3 本章小结 ..................................................................................................................... 15