一种基于物联网的新能源烘房温度测控方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于物联网的新能源烘房温度测控方法,依托新能源协调储能供热系统，将模糊控制PID融入到单Agent控制器中，然后将Multi-Agent技术融入到控制系统中，根据工厂烘房系统的实际任务需求，将烘房系统划分为小的彼此相互协调通信且能连接的Web网络的Multi-Agent控制系统；本发明专利技术还提供一种应用该方法的系统。本发明专利技术的优点体现在：不但有效减少了能源消耗和二氧化碳排放，而且解决了烘房控制系统中各个子系统之间的协调问题，改进后的烘房系统具有调整时间短、能耗低、智能化和可靠性高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源烘房及其温度测控
，具体涉及一种基于物联网的新能源烘房温度测控方法及其系统。
技术介绍
伴随控制技术的快速进步和企业信息化的建设,将现代Web技术与传统过程控制技术相融合的方式，已经成为目前远程控制系统开发和研究的热点，于是，构建基于Web技术的控制模型成为控制领域发展的重要方向之一。在传统过程控制领域中就计算性而言，已经逐渐利用计算机替代控制系统的计算任务，但就其控制策略而言，目前占主导地位的依然是传统PID算法，如此并没有充分利用计算机的长处，依此来提升工程控制的整体水平。PID控制具有结构简单、PID参数和控制过程关系明确等特点，因此PID控制策略被广泛应用于工业控制。现有技术中的烘房系统虽然采取了PID参数自调整系统，但是如果涉及复杂的非线性控制系统，传统PID控制很难建立一个精确的数学模型，而且响应时间长，初始阶段摆动较大，准确率低，不能达到理想的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的传统PID控制精度差、准确率低、温度控制摆幅过大的不足，提供一种新能源集热控制方法。本专利技术的再一目的是提供一种基于物联网的新能源烘房温度测控系统。为实现上述目的，本专利技术公开了如下技术方案：一种基于物联网的新能源烘房温度测控方法，依托新能源协调储能供热系统，将模糊控制PID融入到单Agent控制器中，然后将Multi-Agent技术融入到控制系统中，根据工厂烘房系统的实际任务需求，将烘房系统划分为小的彼此相互协调通信且能连接的Web网络的Multi-Agent控制系统：(1)将PID控制和模糊控制组合成为Fuzzy-PID控制器Fuzzy-PID控制器包括被应用模糊推理系统的PID控制器，模糊推理系统根据在线模糊逻辑规则将PID参数进行自我调节，被应用模糊推理系统的PID控制器输出控制信号至被控对象，被控制对象为变频器，变频器以PID控制器的输出作为输入电压，它的输出将控制风机转速，以便使烘房维持固定温度；(2)将分布式且多总线控制系统的Multi-Agent协调通信接入Multi-Agent包括主控节点和若干控制节点，主控节点进行核心决策，首先设置第一控制节点中的PID参数，第一控制节点检测烘房内温度和集热器温度，通过模糊计算PID各参数，当第一控制节点检测到烘房内温度、集热器温度都较低时，其将通知第二控制节点，进行空气能加热；当检测到集热器温度较高，并且烘房内温度较为稳定时，通知第三控制节点进行储能控制，以便维持烘房温度。进一步的，所述模糊推理系统的具体方式如下：PID控制器输出信号为式中，Kp为比例系数，Ti成为积分时间常数，τ为微分时间常数，以上三个参数都是可调参数；Fuzzy-PID控制器的输入为误差e(t)，它的变化率为输出为Kp，Ki，Kd的变化量，这三个PID参数根据在线模糊逻辑规则自我调节，并且PID参数调整为：式中，Kp，Ki和Kd指PID变化后的参数值，Kp0，Ki0和Kd0为参数初始值。进一步的，所述控制节点与主控节点之间采用RS485通信，每个控制节点之间采用基于消息的KQML通信协议。进一步的，所述RS485接口采用屏蔽双绞线和WiFi无线通信双传输模式。为实现上述第二的目的，本专利技术公开了如下技术方案：一种基于物联网的新能源烘房温度测控系统，包括第一控制器、第二控制器、第三控制器、太阳能集热器、保温水箱、空气能加热器、烘房、高压风扇、低压风扇和负压风机，太阳能集热器与保温水箱、空气能加热器、烘房连接的管路上分别设有第一阀门节点、第二阀门节点、第三阀门节点和第四阀门节点，烘房与负压风机之间的管路上设有第五阀门节点，太阳能集热器和烘房之间的管路上设有第六阀门节点和第七阀门节点，其中第六阀门节点和第七阀门节点处分别设有高压风机和低压风机；太阳能集热器上设有第一温度传感器，太阳能集热器和第一阀门节点相连的管路上设有第二温度传感器，保温水箱上设有第三温度传感器，烘房上设有第四温度传感器，第七阀门节点与烘房连接的管路上设有第五温度传感器；第一控制器连接第一温度传感器、高压风机、低压风机、第六阀门节点、第七阀门节点和第二温度传感器；第二控制器连接第一阀门节点、第二阀门节点、第三阀门节点、第三温度传感器和负压风机；第三控制器连接第五温度传感器、第四阀门节点、空气能加热器、第四温度传感器和第五阀门节点；上述系统通过实时监测太阳能集热器和烘房中的温度，设置第一、第二、第三控制器的控制系数使烘房的温度稳定在一定范围之内，第一控制器利用变频器控制高压风机和低压风机的风速；当第一控制器监测到集热器内温度过高时，告知第二控制器通过变频器控制负压风机，进行抽风储能；当第一控制器监测到集热器内温度低于烘房设置温度时，告知第三控制器通过空气能加热器升温烘房内温度；第一控制器、第二控制器、第三控制器互相通讯，并将数据通过物联网传递至工作人员手持终端中。本专利技术公开的一种基于物联网的新能源烘房温度测控方法及其系统，与现有技术相比，不但有效减少了能源消耗和二氧化碳排放，而且解决了烘房控制系统中各个子系统之间的协调问题。通过Simulink仿真表明改进后的烘房系统具有调整时间短、能耗低、智能化和可靠性高等优点。附图说明图1是太阳能烘房供热结构示意图，图2是传统PID控制仿真图，图3是Fuzzy-PID控制器结构示意图，图4是传统PID和模糊PID控制比较图，图5是Multi-Agent体系示意图，图6是Multi-Agent系统工作流程图，图7是全天Fuzzy-PID控制仿真图，图8是全天Multi-Agent协调通信控制仿真图，其中：1-第一控制器2-第二控制器3-第三控制器4-太阳能集热器5-保温水箱6-空气能加热器7-烘房8-高压风机9-低压风机10-负压风机V1-第一阀门节点V2-第二阀门节点V3-第三阀门节点V4-第四阀门节点V5-第五阀门节点V6-第六阀门节点V7-第七阀门节点T1-第一温度传感器T2-第二温度传感器T3-第三温度传感器T4-第四温度传感器T5-第五温度传感器具体实施方式下面结合实施例并参照附图对本专利技术作进一步描述。一种基于物联网的新能源烘房温度测控方法，依托新能源协调储能供热系统，将模糊控制PID融入到单Agent控制器中，然后将Multi-Agent技术融入到控制系统中，根据工厂烘房系统的实际任务需求，将烘房系统划分为小的彼此相互协调通信且能连接的Web网络的Multi-Agent控制系统：(1)将PID控制和模糊控制组合成为Fuzzy-PID控制器Fuzzy-PID控制器包括被应用模糊推理系统的PID控制器，模糊推理系统根据在线模糊逻辑规则将PID参数进行自我调节，被应用模糊推理系统的PID控制器输出控制信号至被控对象，被控对象为变频器，变频器以PID控制器的输出作为输入电压，它的输出将控制风机转速，以便使烘房维持固定温度；(2将分布式且多总线控制系统的Multi-Agent协调通信接入Multi-Agent包括主控节点和若干控制节点，主控节点进行核心决策，首先设置第一控制节点中的PID参数，第一控制节点检测烘房内温度和集热器温度，通过模糊计算PID各参数，当第一控制节点检测到烘房内温度、集热器温度都较低时，其将通知本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网的新能源烘房温度测控方法，其特征在于，依托新能源协调储能供热系统，将模糊控制PID融入到单Agent控制器中，然后将Multi‑Agent技术融入到控制系统中，根据工厂烘房系统的实际任务需求，将烘房系统划分为小的彼此相互协调通信且能连接的Web网络的Multi‑Agent控制系统：(1)将PID控制和模糊控制组合成为Fuzzy‑PID控制器Fuzzy‑PID控制器包括被应用模糊推理系统的PID控制器，模糊推理系统根据在线模糊逻辑规则将PID参数进行自我调节，被应用模糊推理系统的PID控制器输出控制信号至被控对象，被控制对象为变频器，变频器以PID控制器的输出作为输入电压，它的输出将控制风机转速，以便使烘房维持固定温度；(2)将分布式且多总线控制系统的Multi‑Agent协调通信接入Multi‑Agent包括主控节点和若干控制节点，主控节点进行核心决策，首先设置第一控制节点中的PID参数，第一控制节点检测烘房内温度和集热器温度，通过模糊计算PID各参数，当第一控制节点检测到烘房内温度、集热器温度都较低时，其将通知第二控制节点，进行空气能加热；当检测到集热器温度较高，并且烘房内温度较为稳定时，通知第三控制节点进行储能控制，以便维持烘房温度。...

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的新能源烘房温度测控方法，其特征在于，依托新能源协调储能供热系统，将模糊控制PID融入到单Agent控制器中，然后将Multi-Agent技术融入到控制系统中，根据工厂烘房系统的实际任务需求，将烘房系统划分为小的彼此相互协调通信且能连接的Web网络的Multi-Agent控制系统：(1)将PID控制和模糊控制组合成为Fuzzy-PID控制器Fuzzy-PID控制器包括被应用模糊推理系统的PID控制器，模糊推理系统根据在线模糊逻辑规则将PID参数进行自我调节，被应用模糊推理系统的PID控制器输出控制信号至被控对象，被控制对象为变频器，变频器以PID控制器的输出作为输入电压，它的输出将控制风机转速，以便使烘房维持固定温度；(2)将分布式且多总线控制系统的Multi-Agent协调通信接入Multi-Agent包括主控节点和若干控制节点，主控节点进行核心决策，首先设置第一控制节点中的PID参数，第一控制节点检测烘房内温度和集热器温度，通过模糊计算PID各参数，当第一控制节点检测到烘房内温度、集热器温度都较低时，其将通知第二控制节点，进行空气能加热；当检测到集热器温度较高，并且烘房内温度较为稳定时，通知第三控制节点进行储能控制，以便维持烘房温度。2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的新能源烘房温度测控方法，其特征在于，所述模糊推理系统的具体方式如下：PID控制器输出信号为u(t)=Kpe(t)+KpTi∫0te(t)dt+Kpτde(t)dt]]>式中，Kp为比例系数，Ti成为积分时间常数，τ为微分时间常数，以上三个参数都是可调参数；Fuzzy-PID控制器的输入为误差e(t)，它的变化率为输出为Kp，Ki，Kd的变化量，这三个PID参数根据在线模糊逻辑规则自我调节，并且PID参数调整为：Kp=Kp0+ΔKpKi=Ki0+ΔKiKd=Kd0+ΔKd]]>式中，Kp，Ki和Kd指PID变化后的参数值，Kp0，K...

【专利技术属性】
技术研发人员：白海涛，王文东，王海军，杨来，杜海龙，
申请(专利权)人：延安大学西安创新学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61