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。

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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。

模糊控制在温室大棚温度控制系统中的应用随着农业生产和技术的发展，温室大棚已经成为现代农业生产的重要组成部分。

为了保证温室大棚内植物的健康生长和品质，需要对温度进行控制。

而模糊控制在温室大棚温度控制系统中的应用也渐趋重要。

本文将对模糊控制在温室大棚温度控制系统中的应用进行详细阐述，并分析其优缺点和未来发展。

一、模糊控制的基本概念模糊控制是一种能够处理模糊信息的控制方法。

它通过建立一套模糊规则，将输入信号转换为隶属函数值，再通过模糊推理和模糊输出，得到最终的控制结果。

模糊控制的主要优点是可以较好地处理不确定性和模糊性问题，因此被广泛应用于工业自动化控制、交通信号控制、农业生产控制等领域。

二、模糊控制在温室大棚温度控制系统中的应用温室大棚温度控制是一个典型的模糊控制问题。

因为大棚内受到太阳辐射、气温变化等多种因素的影响，难以确定一个精确的模型来进行控制。

因此，模糊控制显得尤为适合。

温室大棚温度控制系统的基本原理是通过采集大棚内外的温度信号，并进行比较，计算出“误差”，再根据一定的控制规则，控制通风设施、加热设备、水雾设备等装置的开关状态，以达到控制温度的目的。

而模糊控制的基本思路是通过建立一套模糊规则，对输入信号的变化进行模糊分类，然后根据分类结果进行控制。

温室大棚温度控制系统和模糊控制的结合，就是通过模糊控制方法，根据大棚内外温度的变化规律，动态地调节设施的开关状态，以达到控制温度的目的。

三、模糊控制在温室大棚温度控制系统中的优点模糊控制在温室大棚温度控制系统中的优点主要体现在以下几个方面：（1）适应性强：温室大棚环境变化多端，并且变化规律很难把握。

模糊控制可以通过不断学习和调整，动态地适应环境变化，对误差进行实时调整，使得控制效果更加稳定。

（2）计算简单：相对于其他控制方法，在处理模糊信息时，模糊控制的计算量相对较小。

由于温室大棚温度控制系统的反应速度要求不是很高，因此，模糊控制的计算速度可以较为轻松的满足要求。

基于模糊控制的温室大棚光照度测控系统设计梁竹君（成都职业技术学院，四川 成都 610041）摘　要：光照度是温室大棚作物生长发育的核心要素，其直接影响植物光合作用的速率与效率。

文章以温室大棚常见作物——西红柿的光照需求为例，在充分研究光照强度对西红柿生长特性影响的基础上，设计了一种基于模糊控制的温室大棚光照度测控系统。

该系统可以实现对温室大棚光照度信息的实时监测和无线传输，并利用模糊控制算法对信息进行运算处理，实现对遮阳装置或者补光装置的智能控制，从而达到自动调光目的。

关键词：温室大棚；光照强度；模糊控制中图分类号：TM383.6 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2020）12-0146-03——————————————作者简介： 梁竹君（1985—），女，四川达州人，硕士，讲师，研究方向：电子信息技术，自动化控制。

目前对温室大棚的自动化控制常采用传统的PID 控制，但这种方式要实现有效控制需要被控对象具有精确的数学模型。

而温室大棚这类被控对象具有非线性、多变量、强耦合、时变、强干扰、不确定等特点[1]，因而难以建立精确的数学模型，可见PID 控制无法满足其要求。

为解决此问题，本文采用了模糊控制算法，该方法不依赖于被控对象精确的数学模型，通过模拟人的思维方式，将专家的控制经验和知识转化成模糊控制器，实现对被控对象的智能控制，非常符合温室系统这类复杂系统的控制需求。

1 温室大棚光照度测控系统结构设计在综合分析了西红柿的光谱特性和光照特点的基础上，结合无线传感器网络节点结构特征，设计了温室大棚光照度测控系统，如图1所示。

该系统为一个闭环控制系统，以温室大棚遮阳装置和补光装置为控制对象，由上位机、下位机、驱动+执行机构和能源供给四大部分组成。

图1 系统总体结构图图2 遮阳装置5档设定控制器根据模糊控制算法计算出当前的输出控制量，通过此控制量来实现对遮阳装置开闭的自动调节。

当温室内的光照度低于预期设定值时，系统将自动进行补光。

For personal use only in study and research; not for commercial use本科生毕业论文(设计)调研报告题目：基于模糊控制算法的温度控制系统的设计学生姓名：罗书军学号： 0 7 6专业班级：自动化 01103指导教师：陈日新完成时间： 2005年3月5日基于模糊控制算法的温度控制系统的设计一、主要目标任务：综合运用所学知识，如《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《自动控制原理》、《微机原理》、《单片机原理与应用》，设计一个基于模糊控制算法的温度控制系统。

1）对以前所学知识进行系统的复习，全面的综合并将其联贯。

2）学会了独立的分析和解决问题和进行相关社会调查的能力3）学会了查阅文献的方法和培养查阅文献的良好习惯。

4）提高专业相关外文的阅读、翻译能力。

提高专业英语水平。

5）提高编写程序的水平，优化软件结构。

提高电脑绘图水平。

二、技术性能指标：1）温度控制在0~100度（水温），误差为±0.5。

C。

2）恒温控制。

3）LED实时显示系统温度。

并通过键盘输入给定温度三、简要工作原理以AT89C51单片机为模糊控制器，结合温度传感变送器，A/D转换器、LED显示器、静态电子开关等，设计出一个基于模糊控制算法的温度控制系统。

在系统中，温度传感变送器获得温度的感应电压，转变成1~5V的标准电压信号，再由A/D转换器转换成数字信号进入单片机内部。

单片机将给定电压的A/D转换结果与测量电压的结果相比较，得出偏差量。

然后跟据模糊控制算法得出控制量。

在执行器中由开关频率较高的静态电子开关完成，采用模拟的PWM控制方法，改变同一个周期中电子开关的闭合时间。

从而调节加热开关的导通时间，以达到控制效果的目的。

四、课题文献综述1、《动力锅炉燃烧系统的模糊控制策略》1）作者：刘向杰、柴天佑、刘红波2）摘要：基于模糊控制策略给出了锅炉系统新的控制方法。

工业锅炉的主要动态包括非线性、非最小相位特征、不稳定性、时滞和负荷干扰，采用传统控制方法难以实施有效的控制。

基于工控机的温室模糊控制系统我国正逐步提高农业的自动控制水平，特别是蔬菜的温室种植已经在各地被广泛采用和重视。

但现有的温室大多采用人工控制，无法很好的跟随蔬菜的生长过程，实时地进行调节。

为了提高我国的温室技术水平，上海和北京等地从荷兰引进了一些现代化的温室设备和控制系统。

但这些设备和系统价格昂贵、运行成本高，在国内普及困难。

另外，为了农业专家研究农作物的生长和发育过程，也需要一套能够用于研究的自动控制系统。

本文将介绍以工控机为核心的温室模糊控制系统。

1 功能简介温室模糊控制系统具有以下功能：①根据农作物的生长要求，实现对温室空气温度、空气湿度、地表温度、土壤湿度、光照度、土壤营养液浓度和CO2浓度等参数的实时控制；②以数据和图表的形式显示温室内外环境参数，并可查询历史记录；③显示执行机构的开、闭状态；④操作人员可以手动控制执行机构；⑤具有开放式平台，实时查询、修改温室控制参数，以便找出最佳控制策略；[b] 2 硬件构成[/b] 系统由传感器及变送器、执行机构、A/D数据采集卡、I/O卡、继电器输出卡和工控机等组成，如图1所示。

传感器及变送器包括空气温湿度传感器、地表温度传感浓度传感器和配套变送器。

用于将非电量信号转换为电量信号。

同时转换为电流环信号，以便远距离传输。

执行机构包括风机、气泵、水帘、遮阴帘、电磁阀和侧窗等设备，用于调节温室参数。

A/D采集卡采用YL Y7202接口板，内含32个通道、12为A/D转换器。

将电流环信号转换为电压信号，再转换为数字量。

I/O卡采用YL Y701接口板，内含32路光隔输入和32路光隔输出。

用于驱动执行机构和反馈执行机构的状态。

继电器卡采用固态继电器，输入端接I/O卡输出的直流信号，输出端接中间继电器线圈的交流220V信号，通过中间继电器接通接触器，驱动各执行机构。

工控机采用研华工控机主机，主要完成对A/D采集卡的控制、根据输入参数确定输出、对I/O卡的控制、监测执行机构的动作状态、实时显示图表等功能。