【導讀】論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。場競爭力等優(yōu)勢，已成為當前國際前沿性研究領域。如何利用自動控制系統(tǒng)有效地提。高溫室環(huán)境控制水平和現(xiàn)代化管理程度，是溫室技術研究的重要課題之一。度對溫室內(nèi)作物的影響，并在此基礎上提出了智能化溫室環(huán)境控制系統(tǒng)的總體方案，數(shù)設定、數(shù)據(jù)處理等任務；而下位機主要完成數(shù)據(jù)采集、處理等實時控制任務?；谏鲜銮闆r，本文采用模糊控制算法，選用T. —S模型進行模糊推理，并完成了算法的PLC程序?qū)崿F(xiàn)。隨后討論了基于Profibus. —DP的PLC網(wǎng)絡組態(tài)方法，解決了監(jiān)控層與過程控制層間的網(wǎng)絡通訊和接口問題，程監(jiān)控、報警記錄、曲線顯示和用戶管理等多項監(jiān)控功能。文章最后將模糊理論的知

　　

【正文】 也是一種語言控制器。 （ 3）模糊控制系統(tǒng)的構造和控制規(guī)則易于用軟件實現(xiàn)。 （ 4）模糊控制抗干擾能力強，響應速度快，并對系統(tǒng)參數(shù)的變化有較強的魯棒性。模糊控制和 PID 控制作比較，模糊控制較之后者不僅對被控對象參數(shù)變化適應能力強，而且在對象模型結構發(fā)生較大改變的情況下，也能獲得較好的控制效果。 模糊控制器的組成 圖 圖 為模糊控制器的基本結構框圖，如圖可知，其主要由四部分組成： （ 1）模糊化：模糊控制器的輸入必須通過模糊化才能用于控制輸出，因此，這一部分實際上是模糊控制器的輸入接口，其主要作用是將真實的輸入量利用量化因子進行尺度變換，用論域中的元素來表示輸入量，然后將此論域元素轉(zhuǎn)換到模糊集合中，作為模糊推理的輸入。 （ 2）知識庫：由數(shù)據(jù)庫和模糊控制規(guī)則庫兩部分組成。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，在模糊關系方程求解的過程中，為模糊推數(shù)據(jù)庫 規(guī)則庫 模糊化 模糊 推理 反模糊化 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 23 理提供數(shù)據(jù)。模糊控制規(guī)則庫是基于專家知識或手動操作人員長期積累的經(jīng)驗而建立的，它是仿照人的直覺推理的一種語言表示形式，用來存放全部模糊控制規(guī)則，在推理時提供控制規(guī)則。 （ 3）模糊推理：在模糊控制器中，根據(jù)輸入的模糊量，由模糊規(guī)則中所定義的蘊含關系，經(jīng)過合成運算來得到模糊輸出量?？紤]到推理時間的長短，通常采用運算較簡單的推理方法。 （ 4）反模糊化：模糊推理得到的仍然是一個模糊向量，不能直接用來做控制量，通過反模糊化變換，可變成表示在論域范圍內(nèi)的清晰量 ，然后再按比例因子經(jīng)尺度變換成實際的控制量。 溫度對作物生長的影響 溫度作為影響作物生長發(fā)育最重要的環(huán)境因子之一，對作物的光合作用、呼吸作用、根系的生長和水分、養(yǎng)分的吸收等生理現(xiàn)象均有顯著的影響。影響作物生長發(fā)育的環(huán)境因子中以溫度最為敏感，因此對溫室環(huán)境控制的研究也是最先從溫度控制開始的。不同種類的作物對溫度的要求是不同的，同一作物在不同發(fā)育階段對溫度的要求亦有所不同，而且在同一發(fā)育期階段內(nèi)對溫度的要求也會隨著晝夜變化而呈周期性地變化。生物的上述生長特點都為溫室的溫度控制提 出了較高的要求。 溫室溫度環(huán)境控制就是通過一定的工程措施，人為地調(diào)節(jié)溫室與外界環(huán)境之間的熱交換，使溫度維持在作物生長所需的范圍內(nèi)。夏季外界氣溫較高時，為防止溫室內(nèi)溫度過高，應盡量減少溫室得熱量，增加散熱量，本文采用的通風、遮陽、風機濕簾降溫等都是常見的降溫方式；冬季室外氣溫較低，為保持室溫，應盡量減少失熱量，增加得熱量，采用保溫節(jié)能措施甚至啟動采暖設備就可維持正常的溫室溫度，保證作物正常生長。 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 24 模糊控制技術的核心在于模糊控制器的設計。在本系統(tǒng)中，著力分析設計控制溫度、濕度這兩個 物理量的模糊控制器，通過對被控對象的分析，按照擬定的控制方案，采用“兩輸入多輸出”模糊控制器，其總體結構如圖 所示。 圖 輸入輸出變量的確定 輸入模糊量為： Er—— 溫度誤差； Eh—— 濕度誤差 輸出控制變量均為開關量，只有開 /關 (1/0)兩種狀態(tài)，其包括： U1—— 天窗；U2—— 前側(cè)窗； U3—— 后側(cè)窗； U4—— 外遮陽； U5—— 環(huán)流風機； U6—— 微霧加濕器；U7—— 熱風機； 模糊語言值的選取 工程上對于模糊語言變量的取值一般是 5個或 7個元素的詞集，還有 更多級別檔數(shù)的劃分。增加分級檔數(shù)，可提高穩(wěn)態(tài)精度，但同時也將擴大模糊關系矩陣 R的維數(shù)，增加控制表的容量，這對提高控制穩(wěn)定性和快速性是不利的。綜合實驗研究的需要，既考慮到控制規(guī)則的靈活細致，又兼顧簡單易行，決定采用 {NB， NS， ZE， PS， PB}5個元素的詞集。 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 25 PLC程序?qū)崿F(xiàn) 本研究基于西門子公司 STEP7 編程環(huán)境完成溫室模糊控制程序的編寫，程序編寫 思路簡明，實現(xiàn)了模糊控制的離線計算與在線查詢的功能，大大提高了 PLC 的執(zhí)行效 率。針對上述模糊控制策略，采用如圖 的程序設計流程圖。 圖 PLC實現(xiàn)模糊控制總體流程圖 下面給出流程圖中主要部分的程序設計思想和梯形圖程序。 輸入量采樣及模糊量化算法程序設計 模擬量的輸入數(shù)據(jù)是有符號整數(shù)，占 2 個字節(jié)（ 16bit），所以地址必須從偶數(shù)字節(jié)開始，例如： AIW0、 AIW2 等。 PLC 的 CPU 內(nèi)部用數(shù)值表示外部的模擬量信號，兩者之間有一定的數(shù)學關系，在 S7200 的 CPU 內(nèi)部， 0～ 20mA 對應的數(shù)值范圍是 0～32020，則對于 4～ 20mA 的信號，對應的內(nèi)部數(shù)值為 6400～ 32020。而溫度、濕度的傳感變送單元分別取 10～ 60℃、 0～ 100%RH 線性對應 4～ 20mA,因此需經(jīng)過溫度 /濕度值→電流信號→內(nèi)部數(shù)值的兩次轉(zhuǎn)化。現(xiàn)以溫度為例，因為 4～ 20mA 線性對應 10～60℃，可得如下曲線方程 (36) ???????????????????? (36) 其中， Y表示溫度， X表示電流。 而 4～ 20mA 的信號對應的內(nèi)部數(shù)值為 6400～ 32020，得如下曲線方程 (37) ?????????????? ..???? (37) 其中， Z表示 AIW 值， X 表示電流。 (36)/(37)得， 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 26 10～ 60℃對應的內(nèi)部 AIW值可通過 式 (38)計算獲得，例如 18℃對應的 AIW 值即為 16640。 現(xiàn)給出輸入量采樣與 Er/Eh 計算的程序： 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，將其存放于存儲單元 VW0、 VW2 中，作為后續(xù)運算的準備。 以種植蝴蝶蘭為例，溫度設定值 T0 =18℃，濕度設定值 H0 =70%RH，通過上述計算方法得各自對應的內(nèi)部數(shù)值分別為 166 24320，將其分別存放于存儲單元 VWVW6中，然后進行求誤差的運算。 第 四 章總結與展望 本系統(tǒng)的研制為溫室作物提供了良好的生長環(huán)境，也為研究 環(huán)境因子對作物的影響和探索作物高效生產(chǎn)規(guī)律提供了理論和實踐參考。系統(tǒng)的研究工作在提高我國溫室遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 27 環(huán)境控制的技術水平，增強我國溫室技術的國際競爭力等方面都進行了大膽有益的嘗試，對溫室環(huán)境控制水平具有一定的理論意義和實用價值。 本文綜合運用了通信技術、智能控制技術、計算機控制技術等完成了溫室環(huán)境控制系統(tǒng)硬件和軟件的設計，構建了一個較為完整且全面的溫室控制系統(tǒng)?，F(xiàn)將整個系統(tǒng)的工作情況做如下總結： 1．通過對溫室結構、室內(nèi)作物的生長特性及影響作物生長的環(huán)境因子的研究，實現(xiàn)了對溫室小氣候中主要環(huán)境因子的測 量與控制。 2．將模糊控制運用到溫室環(huán)境控制系統(tǒng)中，運行結果表明：該算法可達到系統(tǒng)的應用要求。 3．開發(fā)基于 ProfibusDP總線的溫室環(huán)境分布式測控系統(tǒng)。 4．利用 MCGS 組態(tài)軟件開發(fā)溫室環(huán)境上位監(jiān)控系統(tǒng)軟件，具有數(shù)據(jù)采集、存儲、曲線報表顯示、報警等功能，符合監(jiān)控軟件要求。 5．對溫室灌溉系統(tǒng)采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制，著重從理論層面驗證設計方案的有效性。 溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的研究是一項具有實用價值和應用前景的課題，對我國設施農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重大的意義。由于時間的限制，有些功能和設想尚未實現(xiàn)，部分工 作有待進一步完善，建議后續(xù)工作應從下列幾方面進行： ，通過實際操作總結經(jīng)驗，充實完善模糊控制算法，從而進一步提高控制精度。 、變送器電路，這樣既能節(jié)省硬件采購成本，又縮短了供貨周期。也可自行開發(fā)上位機監(jiān)控軟件，使其更具個性化及靈活性。 ，發(fā)揮其優(yōu)勢，完善溫室功能。 ，從而實現(xiàn)溫室環(huán)境全貌的遠程監(jiān)控。 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 28 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 29 參考文獻 [1]程世剛 .現(xiàn)代溫室環(huán)境控制 [J].農(nóng)業(yè)裝備技術， 2020,30(6):79. 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