基于模糊控制算法的温室变温管理系统
基于模糊控制技术的供暖系统

基于模糊控制技术的供暖系统摘要:介绍一种高层建筑分层模糊控制的供暖系统,该系统可对各个楼层室温自行设定和流量检测,采用带自调正因子的模糊控制规则,比传统PID调节器有系统输出响应快,无超调,对参数有较强的鲁棒性的优点。
能够解决稳定室温的问题,从而产生较好的经济效益。
关键词:PLC;单片机;模糊控制;供暖系统Abstract: This paper introduces a heating system based on hierarchical fuzzy control in high-rise building, which automatically sets the room temperature of each floor and tests flow. The fuzzy control rules with positive self-adjusting factors is faster than the output response of conventional PID controller system, and there are no overshoot, and prominent parameters robustness advantages. It is able to stabilize the room temperature to produce a better economic efficiency.Key words: PLC; microcontroller; fuzzy control; heating system在高楼集中式供热系统中,由于室内要求恒定的温度,暖通水循环泵热负荷计算的依据及参数的选取较复杂,智能变频技术在该领域就显得尤为重要。
利用智能模糊控制变频技术对循环泵进行控制。
一方面,极大的节约水泵的电能,实现系统的节能运行。
另一方面,提高系统的运行品质,实现高精度控制,使室内温度更加稳定。
基于模糊控制方法的日光温室冬季温度控制系统

于北方 地 区 , 季温 室 的 应 用 及 其 环 境 控 制 的 研 究 具 冬
有 更为 重要 的意 义 。
国外 温 室 多 采 用 全 智 能 控 制 , 行 效 率 高 , 制 运 控
效 果 优 , 是 由于 不 能 与 我 国各 地 区 的气 候 相 适 应 , 但
下 能够 快 速 达 到设 定 的 温 度值 , 干 扰 能 力 强 , 映速 度 快 , 较 强 的鲁 棒 性 。 抗 反 有 关 键 词 :模 糊 控 制 ; 日光 温 室 ;温 度 控 制 中图 分 类 号 :¥ 2 . 1 S 2 6 55 ;1 6 文 献标 识码 :A 文章 编 号 :1 0 0 3—1 8 2 1 )4一 1 5—0 8 X(0 1 0 O 7 4
2 0I 1年 4月
农 机 化 研 究
第 4期
基 于 模 糊 控 制 方 法 的 日 光 温 室 冬 季 温 度 控 制 系 统
徐 美 娇 ,童 淑 敏
( 内蒙 古农 业大 学 机 电工程 学 院 ,呼 和 浩特 摘 001 1 0 8)
要 :以冬 季 日光 温室 为 研 究 对 象 , 合 考 虑 温 度 和湿 度 因 子对 日光 温 室 环境 的影 响 , 用模 糊 控 制 与 PD控 综 应 I
1 3 输入 与 输 出变 量 的模 糊 化 . 1 3 1 基 值 的 选取 ..
变性 、 控制 时 延性 和 多 变 量 耦 合 性 等 特 点 』 。基 于 以 上 特点 , 用 传统 方 法 实 现 温 室 内 温 度 的 控 制 难 以达 利
到理 பைடு நூலகம் 的效 果 。
模 糊 理论 是 在 美 国 柏 克 莱 加 州 大 学 电 气 工 程 系 L A Z d h教授 16 . aa 9 5年 创 立 的 模 糊 集 合 理 论 的数 学 基础 上 发展 起来 的 , 中模 糊 控 制 是 模 糊 理论 在 工 业 其
基于模糊控制的智能温室系统

1 系统硬 件 结构
本控制 系统是 由 1台 IM 工业 控制计算 机为上 位机 , B 3台 ( 以更多台) C 5 单 片机作为下位机组成 的温室群集 散控 制 可 MS 2 1 系统。 下位机 1 完成整个温室群 营养液配制和供应 , 下位 机 2和 3 分别实现对温室 1和温 室 2的环境参 数的测控 。下位机把传 感器采集的有关参量如温度 、 湿度 、 0 C 2浓度 、 光照度 、 营养液浓 度 (c 和酸碱度 (H 等转 换为 数字 信号 , 把这 些数 据暂 存起 E) p) 并 来, 然后与给定值 进行 比较 , 经一定 的控制算 法后 , 出相应 的 给 控制信号进行调 控 , 同时经过 串行通 信接 口将数据送至上位 机。 上位机 主要 完成数据管理 、 智能决 策 、 历史资料 统计分 析 , 并对 数据进行显示 、 编辑 、 存储 、 打印输 出。 . P c机 的串行通信接 口为 R 2 2 但 R 2 2采用非平衡方式 S3。 S3 传输数据 , 传输距离短 、 速度慢 、 抗干扰能力差 , 不适合 于分 散的
的模糊集 。
令实时采样所得到的实际误差量 e 、 c 误差变化 e 分别 与量 c 化因子 Kl K 和 2相乘并取整 , 得到量化的等级 , 根据模糊 变量 E
和E C的赋值表 如 , 用最大隶属度法 , 采 求得量 化等级所对应 的 多栋温室 中的单片机与主机之间远距离通信。而 R 4 2 用平 模糊子集 , S2 采 结合模糊 控制规则表 , 出控 制量 的模糊 子集 ; 求 根据 衡传输方式 , 传输距 离长 、 抗干扰 能力强 。因此本控制 系统 采用 模糊 变量 u的赋值表 , 再用最大隶属度法 , 出此刻控制量模糊 得 R 4 2 口。要实现单片机和 P S2 接 C机 的通信 , 就必须进行 R 2 2 子集所对应 的量化等级 , S3/ 这就是控制 系统 的一步模糊控制。 R 42 S 2 信号 电平转换 。 我们将通信接 口制成 一块 符合 P c总线标 温室环境是一个 多变量 , 多耦合 , 非线 性 , 大滞后 的复杂动 淮 的通信卡 , 将其插入计算机 的总线 即可 。 态 系统 , 难建 立精确 的数学模型 。 很 因此 , 本系统采用模糊控制 , 并利用模糊控制器本身 的解耦特点 , 在控制器结构上实现解耦 , 2 系统 软件 结构 系统软件包 括上位机软件和下位机软件 ,上 位机软件采用 即将一个多输入多输 出的模糊控制器分解成若 干个 多输 人单输 对单个模糊控制器来说 , 根据实验结果和经验 Vsa c i l #编写 , u 下位机软件 采用 MC 2 1 S 5 汇编语 言编写 , 固化 出的模糊控制器。 总结 出模糊控制规则 , 再经模糊推 理得 到模 糊控制表 , 将该控制 在其程序存储器 中。 在实际控制 中, 单片机根据模糊化后的输入变 系统软件本着方便用户 的原则 , 采用人 机交互方式 , 采用下 表存人单片机中。 直接查控制表 以获得控制量 的模糊值 , 再经反模糊化后作 拉式菜单 , 弹出式窗 口, 热键操作 , 错误屏蔽 等技 术 , 大限度方 量值 , 最 便 用户操作 。系统软件主要 由 7 大模块 组成 , 即实时监测模块 、 为输 出去控制被控量 。 智能决策模块 、 系统参数设 定模 块 、 控制参 数设定模 块 、 数据处 理模块 、 帮助文件模块和文件管理模块 。 主模块主要完成多任务系统 的管理 功能 ,该窗 口利用菜单 进行任务选择 , 使操作人员对整个管理系统一 目了然 。 实时监测 模 块可分别 以表格 和动态 曲线 的形式 同 时显示 两栋 温室 的温 度、 湿度 、 0 C 2浓度 、 光照度 、 营养液 浓度等参数 , 完成温 室环境
基于模糊控制的温度调节系统研究

基于模糊控制的温度调节系统研究随着科技的发展和人们生活水平的提高,人们对于舒适环境的要求也越来越高,其中温度的调节是其中一个关键的因素。
温度不仅会影响人们的生活质量,还会影响到许多机器设备的正常运行。
因此,一个基于模糊控制的温度调节系统的研究变得十分重要。
一、温度调节系统的构成和特点温度调节系统一般由传感器、控制器、执行器三部分组成。
传感器用于检测环境温度变化并将其转化成电信号,控制器收集传感器信号并进行数据处理、分析与判断,并控制执行器的动作完成温度调节。
其中,执行器主要是指温度调节器,根据控制器输入的信号产生控制电压并改变发热量以控制温度的升降。
温度调节系统的特点是:快速响应、精确控制、稳定性高、可靠性强等特点。
二、基于模糊控制的温度调节系统原理模糊控制是一种基于模糊数学原理的控制方法,其主要思想是将实际控制系统的输入输出信号转化为模糊量进行处理,以实现系统的稳定控制,特别是针对于一些难以确定的非线性系统时有较好的效果。
基于模糊控制的温度调节系统将传感器采集到的环境温度值作为输入信号,以模糊集合的形式输入模糊控制器,模糊控制器通过输入信号所对应的模糊规则库、模糊推理以及模糊运算等方式,输出一个模糊量作为控制器输出信号,这个信号经过转换后再传给控制器,从而调节执行器控制温度。
三、基于模糊控制的温度调节系统实验与结果为了测试基于模糊控制的温度调节系统的性能表现,我们进行了一系列的实验,并记录下实验结果,如下所示:实验1:输入温度为20℃,期望带宽为0℃~5℃。
结果表明,基于模糊控制的温度调节系统可以在约10秒内使得温度稳定在25℃。
实验2:输入温度为30℃,期望带宽为2℃~8℃。
结果表明,基于模糊控制的温度调节系统可以在约11秒内使得温度稳定在35℃。
实验3:输入温度为10℃,期望带宽为-5℃~5℃。
结果表明,基于模糊控制的温度调节系统可以在约13秒内使得温度稳定在15℃。
以上实验结果表明,基于模糊控制的温度调节系统可以很好地控制温度,且具有较高的稳定性和可靠性。
对“基于模糊算法的温度控制系统的研究”的文献综述

对“基于模糊算法的温度控制系统的研究”的文献综述作者:段乃霞来源:《农村经济与科技》2016年第20期[摘要]随着计算机技术和自动化控制的发展,农业生产也在高度的自动化,在温室大棚蔬菜的生产中,人们也逐渐实现了温度的自动化控制。
目前,就温度自动控制方面的研究很多,采用的技术和方法也各式各样,如采集温度后,然后通过手动调控进行升温或降温控制的半自动化控制方法、采用单片机对采集温度和预设稳定进行对比,然后通过控制命令来控制升温或降温操作和将基于模糊技术的模糊控制器和单片机结合的方法对温度进行控制等等,到底哪一种方法对温度的控制更精确、温度,系统设备更经济可行呢,这成为广大菜农关注的焦点,也是学者们研究的重点。
[关键词]模糊算法;温度控制;蔬菜大棚[中图分类号]TH811 [文献标识码]A1 目前温室大棚温度控制研究现状1.1 国外发展现状世界各国的现代温室,于20世纪60年代逐步完善并快速发展。
随着科学技术的进步和工业水平的提高,也加快了农业的工业化进程,设施农业应运而生,现代温室也随之快速发展。
荷兰是设施园艺最发达的国家,目前有现代温室1.1万公顷,全部为玻璃温室,荷兰的现代温室基本上是由计算机控制,温室的环境和水肥调控已经全面走向自动化,配以燃烧天然气为主的加热系统和通风降温系统,其他配套设置齐全。
日本的塑料大棚用钠蒸汽灯取代太阳光,通过计算机控制蔬菜生长所需的温度、湿度、CO2浓度和肥料等,使蔬菜的生长速度提高了3~4倍,且不受外界气候影响,四季稳定生产。
美国主要使用计算机控制机器人来进行播种、移动作业、采摘等,整个蔬菜生产过程中采用完全封闭、人工补充光照的模式,已经摆脱了自然条件的束缚。
但由于整个生产过程中能源消耗过大,投资成本过高,从经济效益上来说可行性不高。
1.2 国内研究现状近些年来,随着计算机技术和自动化控制的发展,农业生产也要求自动化和科技化。
目前,随着温室蔬菜大棚种植越来越广泛,人们对温室蔬菜大棚生产的自动化程度要求也越来越高。
基于模糊PID控制的温室控制系统

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基于模糊PID控制的温室控制系统
作者:屈毅, 宁铎, 赖展翅,程琪, 穆丽宁
来源:《计算机应用》2009年第07期
摘要:温室控制对象存在的大滞后、大惯性等属性,使传统控制方法的控制效果不甚理想。
针对这个问题,在温室控制系统中,引入模糊PID控制方法。
该方法能使温室温度控制系统根据季节的交替,时令的变化,实现优化控制,为农作物的生长发育提供合适的温度环境。
在Matlab环境下,利用模糊PID控制方法和常规PID控制方法进行计算机仿真控制实验,分析实验结果表明:模糊PID控制方法可以提高温室控制系统的自适应性和鲁棒性,抑制大惯性产生的温度失调等副作用,获得满意的控制效果,同时也节约能源、提高了经济效益。
关键词:温室;计算机仿真;温度控制;鲁棒性
中图分类号: TP273 文献标志码:A。
基于模糊控制算法的温度控制系统的设计 毕业论文

模糊命题是清晰命题的推广,清晰命题的真假相当于普通集合中元素的特征函数,而模糊命题的真值在 闭区间取值,相当于隶属函数值。
在普通集合中,可用特征函数来描述集合,而对于模糊性的事物,用特征函数来表示其属性是不恰当的。因为模糊事物根本无法断然确定其属性,可以把特征函数取值0、1的情况改为 取值。这样,特征函数就可以取0~1无穷多个值,即特征函数可以演变成可以无穷取值的边疆逻辑函数。从而得到了描述模糊集合的特征函数-隶属函数,它是模糊数学中最重要和最基本的概念,其定义为:
我国对模糊控制的理论与应用研究起步较晚,但发展较快,诸如在模糊控制、模糊辨识、模糊聚类分析、模糊图像处理、模糊信息论、模糊模式识别等领域取得了不少有实际影响的结果。
2.2模糊控制的基本原理
2.2.1模糊控制的数学基础
1.模糊集合
人们常用一些模糊概念思考问题,比如说“这栋楼房高”、“气候炎热”等,这里“高”和“炎热”没有明确的内涵和外延,但具有量的含义。将这类具有不确定量值的概念范围,或者在不同程度上具有某种特有属性的所有元素的总和称为模糊集合。
(2.8)
与普通集合一样,模糊集满足幂等律、交换律、吸收律、分配律、结合律、摩根定理等。但其不同于普通集合,互补律不成立,即
(2.9)
隶属函数的确定,应该是反映出客观模糊现象的具体特点,要符合客观规律,而不是主观臆想。对于同一个模糊要领总存在不同的人会使用不同的确定方法,建立完全不同的隶属函数,不过所得的处理模糊信息问题的本质结果应该是相同的。
(2.13)
式中元素 ,该矩阵称为模糊矩阵,简记为: 。
为讨论模糊矩阵运算方便,设矩阵 阶矩阵,即 , ,此时模糊矩阵的交、并、补运算为
模糊矩阵交 (2.14)
模糊矩阵并 (2.15)
基于模糊自整定PID的温室温度控制系统设计及仿真

收稿日期: 2 0 1 5- 1 1- 1 0 基金项目: 贵州省科 技厅省市院联合 基 金 ( 编 号: 黔科合 J 字L K B [ 2 0 1 3 ] 1 6号) 。 作者简介: 余欢乐( 1 9 8 8 —) , 男, 贵州毕节人, 助教, 主要从事机械设 计与仿真研究。E- m a i l : 4 5 9 2 3 8 7 5 7 @q q . c o m 。 通信作者: 方永锋, 博士, 副教授, 主要从事机械可靠性分析与设计、 机械控制等研究。E- m a i l : f a n g y f _ 9 7 0 7 @1 2 6 . c o m 。
[ 2 ] ) 。 制电加热炉的加热功率, 从而对温室温度进行调节( 图1
2 . 2 ㊀温度采集电路 本研究利用数字式温度传感器 D S 1 8 B 2 0来实现温度的 采集, D S 1 8 B 2 0是一种改进型的智能温度传感器, 其测温范 5 5 1 2 5ħ, 精度可达到 0 . 0 6 7ħ, 温室温度变化的动 围为 - 5 3 5ħ, 要求静态精度为 1ħ, 完全可以满足系 态范围为 1 统要求。D S 1 8 B 2 0只有 3个引脚, 连接比较简单, V C C接电 源, G N D接地, 数据线 D Q单片机的 P 1 . 0引脚, 用于数据传
[ 1 ]
2 ㊀系统硬件设计 温室温度控制系统硬件主要包括温度采集模块、 温度设 定和显示模块、 核心控制模块、 D/ A转换模块和可控硅调功 D/ A转换 模块, 下面主要介绍核心控制模块、 温度采集模块、 模块和可控硅调功模块。 2 . 1 ㊀核心控制模块 本研究选用 S T C 8 9 C 5 2芯片作为控制器, 它是 S T C公司 生产的一种低功耗、 高性能 C M O S 8位微控制器, 具有 8k B在 l a s h存储器。 S T C 8 9 C 5 2使用经典的 M C S- 5 1 系统可编程 F 内核, 但做了很多的改进使得芯片具有传统 5 1单片机不具备 . 5 3 . 8 V 范围内稳 的功能。它的工作电压范围很宽, 可在 5 定工作, 且有各种封装, 极大地方便了用户。在单芯片上, 拥 有灵巧的 8位 C P U和在系统可编程 F l a s h , 使得 S T C 8 9 C 5 2为
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要 求 不 同 的 温 度 条 件 。这 就 对 温 室 的 环 境 控 制 尤 其 是 温 度 控 制 提 出 了新 的要 求 。
表 1 几 种 作 物 生 育 期 适 宜 温 度
T .1 S e al ab ev r cr ps ui a l t mp ra ur at o s t b e e e t e gr wt s a o h t ge
维普资讯
20 08年 5月
农 机 化 研 究
第 5期
基 于 模 糊 控 制 算 法 的 温 室 变 温 管 理 系 统
于海 业 ,于 立 娟 ,陈丽 梅
( 林 大 学 a 生 物 与 农 业 工 程 学 院 ;b 机 械 科 学 与 工 程 学 院 ,长 春 1 0 2 吉 . . 3 0 5) 摘 要 :针 对 传 统 温 室恒 温 管 理 成 本 较 高 的 问 题 ,提 出 了 一 种 基 于模 糊 控 制 算 法 的温 室 分 季 节 、分 时 段 的 变 温 管 理 的 控 制 方 法 。在 对 温 室 内 的环 境 温 度 实 时监 控 的 基 础 上 ,根 据 作 物 生 理 活 动 的 昼 夜 变 化 及 其 对 温 度 条 件 的 反 应 ,进 行 温 室 内 温 度 的调 节 ,以 促 进 光 合 作 用 ,抑 制 呼 吸 消 耗 ,加 速 营 养 物 质 的 运 输 和 积 累 , 达 到 增 产 降 耗 的 目的 。该 系 统 能 够 很 好 地 适 应 北 方 温 室 科 学 生 产 和 自动 化 管 理 的要 求 ,具 有 很 好 的 实 用 价
基 于作 物 的这 种 规 律 性 的变 化 ,温 室 的 变 温 管
理 一 般 把 一 天 分 为 午 前 、午 后 、前 半 夜 和后 半 夜 4 个 时 段 来 进 行 温 度 调 节 。 温 室 变 温 管 理 时 间 段 ,如
图 1所 示 。
℃
00 : 0 0
03 : 00
O 引 言
现 代 温 室 控 制 发 展 趋 势 已 经 由单 因 子 控 制 发 展 为 多 因 子 控 制 ,由定 值 管 理 发 展 为按 时 段 变 量 控
制 …。变 温 管 理 就 是 这 样 一 种 考 虑 温 室 作 物 在 不 同
物 质 的运 转 ,清 晨 叶片 内 的 同 化 产 物 已基 本 没 有 积 累 ,群 体 及 环 境 中 的二 氧化 碳 含 量 较 高 ,所 以作 物 在 上 午 光 合 作 用 最 强 ,制 造 的 有 机 物 较 多 。作 物 白 天 的生 理 活 动 中 心 是 光 合 作 用 ,需 充 分 利 用 光 能合 成 尽 可 能 多 的 有 机 物 质 ; 后 光 合 作 用则 明 显 减 弱 , 午 但 是 呼 吸 消 耗 仍 然 旺 盛 ,属 于 积 累 光 和 作 用 产 物 的 阶段 ; 日落 以后 ,促 进 体 内 同 化 物 的 运 转 ,使 白天
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图 1 温 室 变 温 管 理 时 间 段
1 温 室 作 物 的 分 时 段 变 温 管 理
对 温 室 作 物 来 说 ,经 过 夜 间 的 呼 吸 消 耗 和 体 内
收 稿 日期 :2 0 一 8 2 0 7 O— 0
夜 间 生 长 比 白 天 快 ,这 是 由 于 白天 光 合 作 用 制 造 的
基 金 项 目 :吉 林 省 科 技 厅 资 助 项 目 ( 0 4 2 7 ) 2 0 0 0 —1 作 者 简 介 :于 海 业 (1 6 -) 男 , 吉 林 梅 河 口 人 ,教 授 ,博 士 生 导 93 , 师 , (— a ) a y m i . l . d . n E m i h i @ a j u e u c 。 l l 通 讯 作 者 : 立 娟 (1 7 一) 女 , 长 春 人 , 讲 师 , 博 士 生 , (— 于 92 , E
长过程 中 , 昼夜变化 , 理活动重 心也有所不 同 , 随 生
心 ,属 于 促 进 养 分运 输 时 间 段 ;后 半 夜 , 以抑 制 呼 吸作 用 减 少 消 耗 ,增 加 养 分 积 累 。所 以 ,变 温 管 理 就是通 过控制温度 达到既增加光合作 用产物积累 ,
又 抑 制 呼 吸 消 耗 的 目的 。
值 和 应 用 前 景 ,可 满 足 温 室 作 物 栽 培 的需 要 。
关键 词 :变 温 管 理 ;模 糊 算 法 ;控 制 系 统 ;温 室 中 图 分 类 号 :¥ 2 . 6 551 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1 0 — 1 8 2 0 ) 5 0 2 - 0 0 3 8 X(0 8 0 - 0 5 3
制 造 的 光 合 产 物 及 时 地 转 运 到Байду номын сангаас果 实 、花 芽 等 生 长 中
时期 的 温 度 需 求 而 改 变 环 境 设 定 温 度 的一 种 先 进 的
管 理 技 术 。 温 度 是 影 响作 物 生 长 发 育 的最 重 要 的环
境 因子 之 一 ,它 影 响 作 物 体 内 的 一 切 生 理 变 化 , 每 一 种 作 物 的 生 长 发 育 ,对 温 度 都 有 一 定 的 需 求 。 同一 种 作 物 , 不 同 的 物候 期 如 生 长 期 、 眠期 等 , 在 休 对 温 度 的要 求 是 不 同 的 ,如 图 1所 示 。在 一 天 的生
Fi g.1 V ari y t mp ra ur ma g ti l i gr e o e et e e t e na e e n n e nh us
2 模 糊 控 制 在 变 温 管 理 系 统 中的 应 用
外 界 气 温 有 昼 夜 周 期 性 变 化 。温 度 的这 种 周 期 性 变 化 对 作 物 生 长 发 育 是 不 可 缺 少 的 。一 般 作 物 在