论文摘要
温室控制具有时变、非线性、强耦合、大惯性、大滞后等特点，同时由于受到外界气候、作物种类及被控对象等不确定因素的影响，难以建立精确数学模型，而且在控制过程中，对于多输入多输出的复杂环境，常规控制方法难以取得理想控制效果。模糊控制与传统控制方法具有本质不同，其不依赖于被控系统的精确数学模型，用于实现不确定性系统和强非线性系统的控制，具有控制灵活、响应实时，稳定性和系统鲁棒性好等特点。现有温室模糊控制方法大多是基于专家经验的二维模糊控制，控制效率和效果难以满足温室智能控制要求。本文以温室温度因子智能控制为目标，设计了一套温室三维模糊控制算法，对其进行了仿真分析，并搭建了验证平台进行了试验验证。主要研究成果有：（1）在分析影响温室温度关键因素的基础上，进行了夏季温室降温实验和冬季温室升温实验，以实验数据拟合出9种降温的设备组合和1种升温设备开启后室内外温差随时间变化函数，分析了不同室内外温差条件下的设备组合调温能力，为模糊控制规则的制定提供依据。（2）以室内温度与预设值的偏差e、偏差变化率ec和室内外温差w等三维参数为输入，设备组合控制方式为输出，设计了一套温室三维模糊控制算法，完成了算法中隶属度函数的选择，并且根据设备温度调控能力实验数据，制定了67条模糊控制规则，建立了1331行指令的模糊控制查询表。（3）在Matlab/simulink环境中建立了温室小气候温度模型与模糊控制系统模型，通过对实测的24小时温度数据进行调控仿真分析，验证了三维模糊控制算法的可行性，并通过构建不同的内外温度条件进行设备控制仿真，验证了算法的有效性。（4）构建了PC机与环境监控节点相结合的验证平台，完成了现场监控节点的软硬件设计，通过串口实现了由PC机对室内外温度的周期获取与调控设备的实时控制，验证了本文设计的三维模糊控制算法与仿真结果一致，具有控制效率高，稳定性好的特点。