杏鲍菇栽培环境因子远程监测系统及模糊PID控制器的设计

【摘要】杏鲍菇的生长发育对环境有较强的依赖性,温度、湿度、CO2浓度、光照度,是四个最主要的影响因素,尤其是温度和湿度对杏鲍菇的生长影响最为显著。杏鲍菇的工厂化栽培、周年化生产需要具备两个条件：第一、准确掌握杏鲍菇各个生长周期对温度、湿度、CO2浓度、光照度的要求；第二、建立自动化的调控温室,对杏鲍菇菇棚内的环境进行严格控制。本文根据相关学者前期对于杏鲍菇子实体生长期调控策略的研究,结合宁夏南部山区现场培育杏鲍菇的经验,开发出一套无线远程监测系统,负责对多个菇棚内的温度、湿度、CO2浓度进行实时监测,并在组态王6.55开发的上位机监测界面上实时动态显示,数据可存储、查询,并实现简单的远程控制功能。杏鲍菇的温室栽培环境系统是一种非线性的、滞后的、时变的复杂过程,并且很难建立精确的系统模型。在温度控制已经达到预期目标的前提下,湿度的精准控制对杏鲍菇的生长变得极为重要,因此对温室内湿度的控制需要智能化和丰富的控制手段。本文结合模糊控制理论与PID控制理论,设计了针对增湿设备的模糊PID控制器。利用模糊理论来对PID的参数进行整定,使得三个参数能跟随被控对象的改变而自适应调整,同时对系统的正常运行没有影响,实现对湿度的精确控制。使用MATLAB模糊控制工具箱设计模糊PID控制器,并在Simulink中对控制算法进行仿真。仿真结果表明在外界扰动较大的情况下,系统能够快速达到环境参数设定值、抗干扰能力强、反映速度快并有较强的鲁棒性,基于模糊PID算法的控制系统对杏鲍菇温室内湿度控制的效果比较理想。本文实现模糊PID控制算法的方式选择了经济且实用的ATM80S52的单片机,使用KeilC编写程序并调试,并联合Proteus软件在电脑上构建全面的联合仿真策略,用于下位机硬件电路、软件设计,上位机软件系统的设计。综合而言,本文基于宁夏南部山区杏鲍菇产业发展的需要,设计并实现对棚内信息监测的无线远程监控系,用来对杏鲍菇的温室环境进行调控。设计了湿度模糊PID控制器,对当地杏鲍菇产业的发展具有实际的指导意义,也为后期研究杏鲍菇呼吸控制模型提供了技术支持。
【作者】邢坤；
【导师】朱学军；
【作者基本信息】宁夏大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】杏鲍菇；因子调控；GPRS；模糊PID控制；单片机；组态王；

【参考文献】
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