气调保鲜库的控制系统设计
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２２ Ｉ ． ＰＤ控制器参数整定原则 常规 ＰＤ控制器 的控制规律为 ： Ｉ
， ｜
（ ）根据检测到的各参数与设定值的偏差以及 ２ 偏差变化率对各设备分别进行控制 ，实现对气调库
内的温 度 、空 气湿 度 、Ｏ 及 Ｃ ： 量 的调 节 。 ： Ｏ 含
（ ）如果各项参数中有一项参数偏离给定值太 ３ 多 ，系统将发出报警并反复检测参数并显示。 （ ）自 ４ 诊断、自 恢复及报警 电路用于检测系统
气 调 保 鲜 库 的 控 制 系 统 设 ＂ ｉ ｔ
吕风 杰 闰希 美２
（ ． 州学院计 算机科 学 系，山 东 滨 州 ２６０ １滨 ５６０；２ 山 东省 滨州三 中，山 东 滨 州 ２ ６ １ ） ． ５６ ６
摘
要：针对 当前我国设计和建造的气调库普遍存在控制 系统 自动化程度低、保鲜效果差的缺点 ，设
计 了一套 以 ８ Ｃ １单 片机 为核 心 的气调库全 自动监控 系统 。该 系统 实现 了对 气调 库 内温度 、 湿度 、氧 气、 ０５
二 氧化碳 浓度 的数 据采 集 、处理及 对相 关执 行 机 构 的控 制 。根 据各 环境 因子 对 保 鲜性 能 的影 响 及设 备 特
点 ，在控 制 系统设 计 中，对 比较敏 感的温 、 湿度控 制 采 用 了模 糊 ＰＤ控 制技 术 ，极 大地提 高 了气调保 鲜库 Ｉ
点。
根据这一实际情况 ，并结合本地冬枣气调库改 造的实 际，设计 了一 种 以 ８ Ｃ １单 片机为 核心、 ０５ 能独立 自主地完成环境参数数据采集和智能控制的 智能测控系统设 计方案。与国内同类系统工程相 比，由于在温湿度控制 中采用 了模糊 ＰＤ控制技 Ｉ 术 ，使得系统 的动、静态性能和保鲜效果得到了较
在 国外 已有 ６ ｏ多 年 的历 史 ，发 达 国家 如 美 国 、荷
大提高，具有较高的性价 比，可以在国内的气调库
建设 中得到较 好 的推 广应 用 。 １ 系统结构 及功能
１ １ 系统 结 构 ．
包括：处理机部分、存储器部分、模拟量输入 通道接 口、开关 量输 出通道接 口、键 盘显示 器电 路 、自诊 断、 自恢 复 电路 、传 感 器 检 测 电路 等 （ 如图 １ 所示 ） 。为 了防止设 备或继 电器 的干扰影
我国是果品、蔬菜的生产大国，在种植面积和 绝对产量上均居世界首位。我国又是一个果蔬保鲜 贮运能力严重落后的国家 ，每年腐烂变质造成的损
失高达 总产 量 的 ３％ 左 右 ，另有 一 大 批 产 品 由于 ５
种气调库及气调设备的能力 ，但普遍存在电控系统 自动化程度低、人为因素影响大 、保鲜效果差的缺
ＰＤ参数 Ｋ 、Ｋ 、Ｋ Ｉ Ｐ Ｉ Ｄ进行在线 自整定。以满足不 同的 Ｉ 和 Ｉ ｅｄ Ｉ Ｉ ／ ｔ 对控制器参数的不 同要求而 ｅ ｄ
１２ 系统功能 ．
（ ）测试并 显示气 调库 内的实 时 温度 、空气 湿 １ 度 、Ｏ 及 Ｃ ２ Ｏ 含量 。
使被控对象具有 良好的动态 、静态性能。
贮藏条件不 良而降低 了商品的价值 ，由此每年给国
家和农 民带来 了高达数 百亿 元的经济损 失¨ 。大
力发展高水平、高质量的果蔬保鲜贮藏装备 ， 是一
个亟待解决的大问题。 气调贮藏是在传统 的冷藏保鲜基础上发展起来 的现代化保鲜技术，被认为是当今储存水果效果最 好的贮藏方式。气调冷藏库可根据贮藏物的生化特 点 ，选择最佳 的气 调冷藏工艺参数 （ 温度、相对 湿度、空气成分） ，并通过制冷系统 、加湿 系统和 气调系统 的精确运作 ，有效地抑制贮藏物的生理变 化 ，减弱其物理变化和化学变化 ， 抑制细菌的活性 和繁殖 ，达到长期保鲜贮藏的目的。商业气调贮藏
一
Ｊ 一 ９
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吕风杰 闰希 美 ：气调 保鲜库 的控 制 系统 设计
图 ２ 模糊 Ｐ Ｄ控制 系统结 构图 Ｉ
模糊 ＰＤ控制器就是采用模糊推理的方法 ， Ｉ 根
图 １ 系统 组 成 原 理 图
据不 同的误差 Ｉ Ｉ和误 差变化率 Ｉ ｅｄ Ｉ，对 ｅ ／ｔ ｄ
＝ ｅ＋ 』ｅｔ ｄ＋
Ｕ ■
（） １
根 据 不 同 的 ＩｅＩ和 Ｉｄ／ ｔＩ，对 ＫＰ Ｉ ｅｄ 、Ｋ 、
Ｋ 的自 。 整定规律如下 ： Ｊ （ ）当 Ｉ 较大时 ，为使 系统响应加快 ，具 １ Ｉ ｅ
有较好的跟踪能力 ，应取较大的 Ｋ 和较小 的 Ｋ ， Ｐ 。 且使 Ｋ ＝０ Ｉ ，以免出现过大的超调 。
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２０ ０ ６年
第 １ 期
辽 东 学 院 学 报
Ｊ ＲＮＡＬＯＦ Ｌ ＡＯＤＯＮ ＵＮＩ Ｒ Ｉ Ｙ ＯＵ Ｉ Ｇ ＶＥ Ｓ Ｔ
第ｌ ３卷
总第 ４ ９期
Ｎｏ １ ２ ０ ． ． ０６
Ｖ１ １ ｏ ． ３， Ｓ ｍ ｏ ４ ｕ Ｎ ． ９
响 系统 的正常运 行 ，各输入 输 出通道 均采 用 了光 电
隔 离措施 Biblioteka 兰等国的多种水果如苹果 、西洋梨 、 猕猴桃等的长 期贮藏 ，主要采用气调贮藏。我国气调贮藏启动较 晚， 但发展迅速 ，目前已具备了自行设计和建造各
收 稿 日期 ：２ ０ ０ ２ ０ ６— １— ２
作者简介 ：吕风杰 （ ９ ３ ） １７ 一 ，男 ，讲师 ，硕士 ，主要从事智能控制技 术 ．单片机技术应用研究 。
运行是否 正常，如果 出现异 常 ，例如 “ 死循 环 ”
控 制 系统 的抗 干扰 能 力 ，保证 了保 鲜库 的保 鲜效 果 。
关键 词 ：气调 保鲜 库 ；单 片机 ；模 糊控 制 ；ＰＤ Ｉ 中 图分类 号 ：Ｔ ３ ｌ Ｐ １ 文献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ：１７ ４３ （０ ６ １ ０ １ ０ ６ ３－ ９９ ２０ ）Ｏ — ０ ９— ５
， ｜
（ ）根据检测到的各参数与设定值的偏差以及 ２ 偏差变化率对各设备分别进行控制 ，实现对气调库
内的温 度 、空 气湿 度 、Ｏ 及 Ｃ ： 量 的调 节 。 ： Ｏ 含
（ ）如果各项参数中有一项参数偏离给定值太 ３ 多 ，系统将发出报警并反复检测参数并显示。 （ ）自 ４ 诊断、自 恢复及报警 电路用于检测系统
气 调 保 鲜 库 的 控 制 系 统 设 ＂ ｉ ｔ
吕风 杰 闰希 美２
（ ． 州学院计 算机科 学 系，山 东 滨 州 ２６０ １滨 ５６０；２ 山 东省 滨州三 中，山 东 滨 州 ２ ６ １ ） ． ５６ ６
摘
要：针对 当前我国设计和建造的气调库普遍存在控制 系统 自动化程度低、保鲜效果差的缺点 ，设
计 了一套 以 ８ Ｃ １单 片机 为核 心 的气调库全 自动监控 系统 。该 系统 实现 了对 气调 库 内温度 、 湿度 、氧 气、 ０５
二 氧化碳 浓度 的数 据采 集 、处理及 对相 关执 行 机 构 的控 制 。根 据各 环境 因子 对 保 鲜性 能 的影 响 及设 备 特
点 ，在控 制 系统设 计 中，对 比较敏 感的温 、 湿度控 制 采 用 了模 糊 ＰＤ控 制技 术 ，极 大地提 高 了气调保 鲜库 Ｉ
点。
根据这一实际情况 ，并结合本地冬枣气调库改 造的实 际，设计 了一 种 以 ８ Ｃ １单 片机为 核心、 ０５ 能独立 自主地完成环境参数数据采集和智能控制的 智能测控系统设 计方案。与国内同类系统工程相 比，由于在温湿度控制 中采用 了模糊 ＰＤ控制技 Ｉ 术 ，使得系统 的动、静态性能和保鲜效果得到了较
在 国外 已有 ６ ｏ多 年 的历 史 ，发 达 国家 如 美 国 、荷
大提高，具有较高的性价 比，可以在国内的气调库
建设 中得到较 好 的推 广应 用 。 １ 系统结构 及功能
１ １ 系统 结 构 ．
包括：处理机部分、存储器部分、模拟量输入 通道接 口、开关 量输 出通道接 口、键 盘显示 器电 路 、自诊 断、 自恢 复 电路 、传 感 器 检 测 电路 等 （ 如图 １ 所示 ） 。为 了防止设 备或继 电器 的干扰影
我国是果品、蔬菜的生产大国，在种植面积和 绝对产量上均居世界首位。我国又是一个果蔬保鲜 贮运能力严重落后的国家 ，每年腐烂变质造成的损
失高达 总产 量 的 ３％ 左 右 ，另有 一 大 批 产 品 由于 ５
种气调库及气调设备的能力 ，但普遍存在电控系统 自动化程度低、人为因素影响大 、保鲜效果差的缺
ＰＤ参数 Ｋ 、Ｋ 、Ｋ Ｉ Ｐ Ｉ Ｄ进行在线 自整定。以满足不 同的 Ｉ 和 Ｉ ｅｄ Ｉ Ｉ ／ ｔ 对控制器参数的不 同要求而 ｅ ｄ
１２ 系统功能 ．
（ ）测试并 显示气 调库 内的实 时 温度 、空气 湿 １ 度 、Ｏ 及 Ｃ ２ Ｏ 含量 。
使被控对象具有 良好的动态 、静态性能。
贮藏条件不 良而降低 了商品的价值 ，由此每年给国
家和农 民带来 了高达数 百亿 元的经济损 失¨ 。大
力发展高水平、高质量的果蔬保鲜贮藏装备 ， 是一
个亟待解决的大问题。 气调贮藏是在传统 的冷藏保鲜基础上发展起来 的现代化保鲜技术，被认为是当今储存水果效果最 好的贮藏方式。气调冷藏库可根据贮藏物的生化特 点 ，选择最佳 的气 调冷藏工艺参数 （ 温度、相对 湿度、空气成分） ，并通过制冷系统 、加湿 系统和 气调系统 的精确运作 ，有效地抑制贮藏物的生理变 化 ，减弱其物理变化和化学变化 ， 抑制细菌的活性 和繁殖 ，达到长期保鲜贮藏的目的。商业气调贮藏
一
Ｊ 一 ９
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吕风杰 闰希 美 ：气调 保鲜库 的控 制 系统 设计
图 ２ 模糊 Ｐ Ｄ控制 系统结 构图 Ｉ
模糊 ＰＤ控制器就是采用模糊推理的方法 ， Ｉ 根
图 １ 系统 组 成 原 理 图
据不 同的误差 Ｉ Ｉ和误 差变化率 Ｉ ｅｄ Ｉ，对 ｅ ／ｔ ｄ
＝ ｅ＋ 』ｅｔ ｄ＋
Ｕ ■
（） １
根 据 不 同 的 ＩｅＩ和 Ｉｄ／ ｔＩ，对 ＫＰ Ｉ ｅｄ 、Ｋ 、
Ｋ 的自 。 整定规律如下 ： Ｊ （ ）当 Ｉ 较大时 ，为使 系统响应加快 ，具 １ Ｉ ｅ
有较好的跟踪能力 ，应取较大的 Ｋ 和较小 的 Ｋ ， Ｐ 。 且使 Ｋ ＝０ Ｉ ，以免出现过大的超调 。
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２０ ０ ６年
第 １ 期
辽 东 学 院 学 报
Ｊ ＲＮＡＬＯＦ Ｌ ＡＯＤＯＮ ＵＮＩ Ｒ Ｉ Ｙ ＯＵ Ｉ Ｇ ＶＥ Ｓ Ｔ
第ｌ ３卷
总第 ４ ９期
Ｎｏ １ ２ ０ ． ． ０６
Ｖ１ １ ｏ ． ３， Ｓ ｍ ｏ ４ ｕ Ｎ ． ９
响 系统 的正常运 行 ，各输入 输 出通道 均采 用 了光 电
隔 离措施 Biblioteka 兰等国的多种水果如苹果 、西洋梨 、 猕猴桃等的长 期贮藏 ，主要采用气调贮藏。我国气调贮藏启动较 晚， 但发展迅速 ，目前已具备了自行设计和建造各
收 稿 日期 ：２ ０ ０ ２ ０ ６— １— ２
作者简介 ：吕风杰 （ ９ ３ ） １７ 一 ，男 ，讲师 ，硕士 ，主要从事智能控制技 术 ．单片机技术应用研究 。
运行是否 正常，如果 出现异 常 ，例如 “ 死循 环 ”
控 制 系统 的抗 干扰 能 力 ，保证 了保 鲜库 的保 鲜效 果 。
关键 词 ：气调 保鲜 库 ；单 片机 ；模 糊控 制 ；ＰＤ Ｉ 中 图分类 号 ：Ｔ ３ ｌ Ｐ １ 文献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ：１７ ４３ （０ ６ １ ０ １ ０ ６ ３－ ９９ ２０ ）Ｏ — ０ ９— ５
