【正文】 3 編程軟件實(shí)現(xiàn) ...................................................... 18 4 模糊控制算法在溫室控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 ................................ 19 引言 .............................................................. 19 模糊控制系統(tǒng)概述 .................................................. 19 多變量模糊控制器的設(shè)計(jì) ............................................ 20 輸入量采樣及模糊量化算法程序設(shè)計(jì) .................................. 21 5 總結(jié)與展望 ...................................................... 23 總結(jié) .............................................................. 23 進(jìn)一步研究方向 .................................................... 23 參 考 文 獻(xiàn) .................................................... 24 致 謝 ........................................................... 25 1 1 緒論 隨著科技水平的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用技術(shù)越來越受到重視，特別是溫室大棚已經(jīng)成為高效農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要組成部分。西方發(fā)達(dá)國家在現(xiàn)代溫室測控技術(shù)上起步比較早。農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合控制作為農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)的手段，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以溫室為代表的設(shè)施農(nóng)業(yè)將成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展主要方向之一，成為 21世紀(jì)最有活力的農(nóng)業(yè)新產(chǎn)業(yè)。 本論文研究的是基于 PLC控制技術(shù)和 MCGS組態(tài)技術(shù)的溫室大棚設(shè)計(jì)，從整體上分析和研究了控制系統(tǒng)的 電路設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)，控制對(duì)象的模型建立、控制算法的選擇和參數(shù)的整定，組態(tài)方案的設(shè)計(jì)，完成了溫室大棚智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。降溫包括遮光降溫法、屋面流水降溫法、蒸發(fā)冷卻法及強(qiáng)制通風(fēng)法。在濕度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，溫室內(nèi)的加濕和去濕則由溫室內(nèi)的調(diào)節(jié)部件完成，這些部件有天窗、側(cè)窗、濕簾、風(fēng)機(jī)等。在冬春設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中， 為了保溫，設(shè)施經(jīng)常處于密閉狀態(tài)，缺少內(nèi)外氣體交換，二氧化碳濃度變幅較大，中午設(shè)施內(nèi)由于光合作用，二氧化碳濃度下降，接近甚至低于補(bǔ)償點(diǎn)，二氧化碳處于虧缺狀態(tài)應(yīng)當(dāng)及時(shí)的補(bǔ)充二氧化碳。 （ 1）手動(dòng)控制模式 手動(dòng)控制簡單可靠，有繼電器、接觸器、按鈕、限位開關(guān)等電器元件組成。 AD590的輸出電流 I=（ 273+T） uA（ T為攝氏溫度），因此測得電壓 U01=（ 273+T） uA10KΩ= （ 273+T） 10 2V。這種方法具有結(jié) 構(gòu)簡單，使用方便，因此被廣泛使用。本控制系統(tǒng)采用德國西門子 S7200 PLC。 集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程 I/O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程 I/O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程 I/O可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近， 連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程 I/O電源；多臺(tái) PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型 PLC，但必須附加通訊模塊。本設(shè)計(jì)中包括的環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)有 :外遮陽幕系統(tǒng)、保溫被系統(tǒng)、鈉燈補(bǔ)光系統(tǒng)、前后窗自然通風(fēng)系統(tǒng)、濕簾水泵系統(tǒng)、環(huán)流風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、熱水采暖系統(tǒng)、噴灌系統(tǒng)。 （ 1）電氣控制柜設(shè)計(jì) 電氣控制柜是由多個(gè)開關(guān)設(shè)備和相應(yīng)的控制、測量、信號(hào)等元件，以及所有內(nèi)部的電氣和機(jī)械連接部件構(gòu)成的一個(gè)組合體。在自動(dòng)狀態(tài)下，由 PLC控制器實(shí)現(xiàn)控制，中間接觸器 KM15的線圈得電時(shí)，其常開觸點(diǎn)閉合，天窗開啟；中間接觸器 KM16的線圈得電時(shí)，其常開觸點(diǎn)閉合，天窗閉合。下位機(jī)軟件在 GX ，而 PLC本身又有多種程序設(shè)計(jì)語言，如梯形圖語言、指令語句表語言、功能表語言等。當(dāng)溫室內(nèi)的 CO2濃度較低需通風(fēng)換氣時(shí)，也使溫室內(nèi)的溫度降低 。 表 1 溫濕度聯(lián)合控制策略 濕度 溫度 前后窗 后窗風(fēng)機(jī) 濕簾水泵、風(fēng)機(jī) 遮陽幕 供熱泵 報(bào)警 高 高 開 開 關(guān) 關(guān)（卷起） 關(guān) 中 開 關(guān) 關(guān) 關(guān) 關(guān) 低 關(guān) 關(guān) 關(guān) 關(guān) 開 中 高 關(guān) 關(guān) 開 關(guān) 關(guān) 中 關(guān) 關(guān) 關(guān) 關(guān) 關(guān) 低 關(guān) 關(guān) 關(guān) 關(guān) 開 低 高 關(guān) 關(guān) 開 開（放開） 關(guān) 噴灌提醒 中 開 關(guān) 關(guān) 關(guān) 關(guān) 噴灌提醒 低 關(guān) 關(guān) 關(guān) 關(guān) 開 噴灌提醒 控制系統(tǒng) 流程圖 （ 1）溫室大棚的溫度控制 流程圖 ，如圖 9： 開 始溫 度 檢 測測 量 值 = 設(shè) 定 值 ？Y保 持 室 內(nèi) 溫 度結(jié) 束測 量 值 設(shè) 定 值 ?Y打 開 升 溫 設(shè) 備N打 開 降 溫 設(shè) 備N 圖 9 溫室大棚的溫度控制 流程圖 （ 2） 光照控制流程圖 ，如圖 10： 12 開 始光 照 強(qiáng) 度 檢 測測 量 值 = 設(shè) 定 值 ？Y保 持 室 內(nèi) 光 照 強(qiáng) 度結(jié) 束測 量 值 設(shè) 定 值 ?Y打 開 補(bǔ) 光 設(shè) 備N打 開 遮 陽 設(shè) 備N 圖 10 光照控制流程圖 （ 3） CO2濃度控制流程圖 ，如圖 11： 開 始C O 2 濃 度 檢 測測 量 值 = 設(shè) 定 值 ？Y保 持 室 內(nèi) C O 2 濃 度結(jié) 束打 開 C O 2 添 加 設(shè) 備N 圖 11 CO2濃度控制流程圖 I/O地址設(shè)置 表 2 輸入端口分配表 序號(hào) 輸入口 信號(hào)名稱 備注 符號(hào) 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 手動(dòng) /自動(dòng)切換 旋鈕 SB1 總啟動(dòng) 按鈕 SB2 總停止 按鈕 SB3 遮陽簾開限位 限位開關(guān) SQ1 遮陽 簾關(guān)限位 限位開關(guān) SQ2 遮陽簾開簾 單刀雙擲開關(guān) SB4 遮陽簾關(guān)簾 單刀雙擲開關(guān) SB4 通風(fēng)扇正轉(zhuǎn) 單刀雙擲開關(guān) SB5 通風(fēng)扇反轉(zhuǎn) 單刀雙擲開關(guān) SB5 熱風(fēng)機(jī)啟停 旋鈕 SB6 冷風(fēng)機(jī)啟停 旋鈕 SB7 加熱器啟停 旋鈕 SB8 13 13 14 補(bǔ)光燈啟停 旋鈕 SB9 CO2添加器啟停 旋鈕 SB10 15 16 17 AIW0 溫度傳感器 AIW2 光照度傳感器 AIW4 CO2濃度傳感器 表 3 輸出端口分配表 序號(hào) 輸出口 控制信號(hào) 備注 符號(hào) 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 通風(fēng)扇正轉(zhuǎn) 接觸器 KM1 通風(fēng)扇反轉(zhuǎn) 接觸器 KM2 遮陽簾開簾 接觸器 KM3 遮陽簾關(guān)簾 接觸器 KM4 熱風(fēng)機(jī) 接觸器 KM5 冷風(fēng)機(jī) 接觸器 KM6 加熱器 接觸器 KM7 補(bǔ)光燈 接觸器 KM8 CO2添加器 接觸器 KM9 啟動(dòng)指示燈 接觸器 KM10 （ 1） 自動(dòng) /手動(dòng)切換 ，見圖 12： 圖 12 自動(dòng) /手動(dòng)切換 /手動(dòng)切換， ，當(dāng) =1時(shí)， ，啟動(dòng)燈亮， 為總停止，當(dāng) =1， =1時(shí)，中間繼電器 ，系統(tǒng)的運(yùn)行方式為自動(dòng)模式；當(dāng) =0， =1時(shí)，中間繼電器 ，系統(tǒng)的運(yùn)行方式為手動(dòng)模式。 圖 18 冷風(fēng)機(jī)啟動(dòng) 在溫室大棚的溫度控制過程中，自動(dòng)模式下，當(dāng)溫度傳感器測量的溫度值高于設(shè)定的溫度值時(shí)，中間繼電器 ，冷風(fēng)機(jī)啟動(dòng)；手動(dòng)模式下，按下冷風(fēng)機(jī)啟動(dòng)按鈕，中間繼電器 ，冷風(fēng)機(jī)啟動(dòng) ，見圖 18。 圖 23 遮陽簾關(guān)簾 在溫室大棚的光照控制過程中，自動(dòng)模式下，當(dāng)光照傳感器測量的光照強(qiáng)度高于設(shè)定的光照值時(shí)，中間繼電器 ，遮陽簾關(guān)簾遮光；手動(dòng)模式下，將控制遮陽 17 簾開關(guān)簾的單刀雙擲開關(guān)撥至 “ 遮陽簾關(guān)簾 ” ，中間繼電器 ，遮陽簾關(guān)簾遮光。 18 圖 27 CO2 調(diào)節(jié)閥工作 在溫室大棚的 CO2濃度控制過程中，自動(dòng)模式下，當(dāng) CO2濃度傳感器測量的濃度低于設(shè)定的濃度時(shí)，中間繼電器 ，打開 CO2調(diào)節(jié)閥添加 CO2；手動(dòng)模式下，按下 CO2添加器的啟停按鈕，中間繼電器 ，打開 CO2調(diào)節(jié)閥添加 CO2。 （ 2） 程序仿真 打開 S7200仿真軟件，選擇 CPU型號(hào)： CPU226， EM235，載入程序； 單擊 “ RUN” 鍵，綠色運(yùn) 行燈亮，按要求操作輸入點(diǎn)，觀測輸出點(diǎn)的情況，發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的點(diǎn)綠色燈亮： 模擬仿真結(jié)果與控制要求完全一致，程序仿真成功。對(duì)象越模糊，這種控制方法就越能反映出比其它控制方法更多的優(yōu)越性，例如在純滯后、難以準(zhǔn)確建模、參數(shù)漂移大及非線性不確定分布參數(shù)系統(tǒng)中，采用模糊控制往往能取得令人滿意的效果。數(shù)據(jù)庫主要存放所有輸入輸出語言變量模糊子集的隸屬度矢量值 ，在模糊關(guān)系方程求解的過程中，為模糊推理提供數(shù)據(jù)。增加分級(jí)檔數(shù)，可提高穩(wěn)態(tài)精度，但同時(shí)也將擴(kuò)大模糊關(guān)系矩陣 R的維數(shù)，增加控制表的容量，這對(duì)提高控制穩(wěn)定性和快速性是不利的。 現(xiàn)給出輸入量采樣與 Er/Eh計(jì)算的程序： 模擬量輸 入映像區(qū)中的 AIW0、 AIW2分別為溫度和濕度的測量值，將其存放于存儲(chǔ)單元 VW0、 VW2中，作為后續(xù)運(yùn)算的準(zhǔn)備。 考慮到溫室遠(yuǎn)程控制，系統(tǒng)應(yīng)擴(kuò)展無線功能模塊和 GSM短消息功能模塊，解決溫室布線困難的問題； 從系統(tǒng)控制決策生成出發(fā)，根據(jù)溫室控制類型的不同，進(jìn)行系統(tǒng)專家智能庫的開發(fā)； 將溫室灌溉系統(tǒng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的理論研究轉(zhuǎn)化到實(shí)際應(yīng)用之中，發(fā)揮其優(yōu)勢，完善溫室功能。沒有劉 建華 老師的辛勤栽培、孜孜教誨，就沒有我論文的順利完成。作者應(yīng)將封面上的相關(guān)內(nèi)容（畢業(yè)論文題目、學(xué)生姓名、學(xué)生學(xué)號(hào)、學(xué)院名稱、專業(yè)名稱、指導(dǎo)教師等）用計(jì)算機(jī)填寫完成（注意適當(dāng)對(duì)齊）后再套印輸出，填寫時(shí)注意修改封面模板上的屆數(shù)及年月。 如果是相關(guān)研究，應(yīng)指出是哪兩個(gè)或幾個(gè)變量之間的相關(guān)；如果是因果研究，要盡量講清實(shí)驗(yàn)中的自變量和因變 量是什么。 主要內(nèi)容包括：目的 （說明研究問題與對(duì)象） 、方法 （說明研究方法） 、結(jié)果 （概括主要結(jié)果） 、結(jié)論 （簡要結(jié)論） 。關(guān)鍵詞是從論文的題名、層次標(biāo)題和正文中選出來的能反映論文主題概念的詞或詞組。 注意 引言不要與摘要雷同。 5 問題提出 ： 指出研究目的 ，并逐條寫出 具體的研究假設(shè) 。 研究程序： 說明研究過程的每一個(gè)步驟。 只對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果做客觀報(bào)告，并進(jìn)行簡單分析，揭示數(shù)據(jù)背后的規(guī)律，不需要做原因的解釋和評(píng)論。一律使用三線表，不用豎線。 討論 首先， 討論是 對(duì)結(jié)果所得原因的解釋 ，需要 明確地說明所得研究結(jié)果與研究假設(shè)相一致還是推翻了研究假設(shè)。 結(jié)論 結(jié)論是在討論的基礎(chǔ)之上，以簡明扼要的文字對(duì)研究結(jié)果做出高度概括的推論。作者可以根據(jù)行文需要靈活安排位置，既可作為句子的一個(gè)成分，也可放在引用句尾或其他適當(dāng)位置的括號(hào)中。 （八）致謝（或后記） 致謝一般是對(duì)在學(xué)位論文的研究和寫作過程中予以作者幫助的人和機(jī)構(gòu)的感謝。 正文：非標(biāo)題漢字字體為宋體小四號(hào)字，全文的英文與數(shù)字采用 Times New Roman字體；標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)字間距；行間距為 固定值 23 磅；每頁上有一橫線頁眉，頁眉處用小五號(hào)宋體寫明論文標(biāo)題；頁腳正中要有頁碼，頁碼數(shù)字采用阿拉伯?dāng)?shù)字，用 Times New Roman 字體編排。如： Wang, M. Y. (2020a). Emotional?? Wang, M. Y. (2020b). Monitor?? Wang, M. Y. (2020c). Weakness?? 4 縮寫 chap. chapter 章 ed. edition 版 Rev. ed. revised edition 修訂版 2nd ed. second edition 第 2 版 Ed. (Eds.) Editor (Editors) 編 Trans. Translator(s) 譯 . No date 無日期 p. (pp.) page (pages) 頁 Vol. Volume (as in Vol. 4) 卷 vols. volumes (as in 4 vols.) 卷 No. Number 第 Pt. Part 部分 Tech. Rep. Technical Report 技術(shù)報(bào)告 Suppl. Supplement 增刊 10 5 元分析報(bào)告中的文獻(xiàn)引用 ? 元分析中用到的研究報(bào)告直接放在文獻(xiàn) 列表中，但要在文獻(xiàn)前面加星號(hào) *。 1 只有一個(gè)著者的文獻(xiàn)引用 示例： 張三（ 2020） 研究了人格與心理的關(guān)系