基于模糊解耦的分布式温室环境控制系统的研究与开发

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1、上海大学硕士学位论文摘要在温室环境中，众多环境因子影响着作物的生长，各环境因子又是相互影响、相互制约的。如何从作物生长的角度出发，协调控制各个温室设备，创造利于作物生长的环境，一直是温室控制研究的主要内容。本文从温室环境的特点和温室栽培角度出发，总结了环境控制遵循的原则，作为智能、模糊控制算法的出发点，设计了以温度控制为主、湿度控制为辅，基于模糊解耦的温室环境控制系统。针对温室温湿度的强耦合性，采用相关分析法选取了合适的温湿度回路分析温湿度的解耦，并设计了模糊解耦器，使温湿度的相互影响能找到合适的补偿量达到使其相互影响最小。着重介绍了温度模糊控制器的设计，包括模糊控制器的结构、输入输出隶属

2、度函数的选取、模糊控制规则库的建立等。对模糊控制算法进行了仿真。仿真结果表明：与PID算法相比，模糊控制算法超调、稳态误差小，达到稳态所需的时间短，能满足系统控制快速性、稳定性的要求。文中介绍了温室系统的组成结构及其功能，并在分析国内外温室环境控制系统的各种控制结构的基础上，提出了基于PC和PLC的分布式温室控制结构。PC机作为上位机，用三维力控工控组态软件设计上位机程序，主要实现操作者对温室参数的设置，并接收下位机发送来的数据显示和保存。下位机选用西门子200系列PLC(CPU224XP)，并扩展了模拟量输入模块、I／O输出模块，基于西门子提供的软件开发工具STEP7来设计程序，主要实现

3、对温室现场模拟量、开关量的采集和处理及模糊控制算法的设计。采用OPC技术实现上下位机的通信。在经过大量的试验和测试后，最终完成了样机的研制，并对样机进行了现场调试。试验证明：系统运行稳定，能满足系统对快速性和可靠性的要求。最后，作者对自己的工作进行了总结，并对温室计算机控制系统的进一步研究开发提出了一些建议和设想。关键词：温室环境模糊解耦PLCV上海大学硕．J：学位论文ABSRACTThemultitudinousenvironmentfactorsofgreenhousewhichinfluenceontheplantsarealsomutuallyaffectedandrestrict

4、ed．Itisalwaysnecessarytoresearchthathowtocontrolthegreenhouseequipmentstokeepabetterenvironmentfortheplantsgrowth．Inviewoftheenvironmentcharacteristicofthegreenhouseandtheplantingoftheplants，thearticlesummarizestheprincipleswhichtheenvironmentcontrolshouldabideby．Theauthorappliesthefuzzytheoryofin

5、telligentcontrolalgorithmtotheresearchonthecontrolsystemofgreenhouseenvironmentalfactorsanddesignsthecontrolsystembasedonfuzzydecoupling．Thedissertationgeneralizesthedevelopmentandthepresentsituationofgreenhouseathomeandabroad，introducesthestructureandfunctionofgreenhousecontrolsystem．Bytakingthef

6、eaturesofthetraditionalgreenhouseautomationsystemintoconsideration，adistributedcontrolsystembasedPCandPLCispresented．Theinsideofgreenhousehasaspecialcharacteristicofenvironment．Withanalyzingthecharacteristic，theauthordevelopsthecontrolstrategybasedonfuzzyalgorithmtorealizeauto—controloftemperature

7、andhumidity．Ittakesthetemperaturecontrolprimarily,thehumiditycontrolastheauxiliarycontrolfactor．Thedissertationexpatiatethedesignoftemperaturefuzzycontroller,includingthefuzzycontrollerstructure，theinput-outputsu