一种基于模糊控制的大棚环境温度控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于模糊控制的大棚环境温度控制系统，包括模糊控制模块、温度传感器、GPRS通信模块、设备驱动模块、显示模块和监控中心；模糊控制模块与温度传感器、GPRS通信模块、设备驱动模块、显示模块连接；模糊控制模块用于采集温度传感器检测到的温度数据，并将采集到的温度数据传输给显示模块同时模糊控制模块根据模糊控制算法对采集到的温度数据进行处理，再采用模糊控制方式输出至设备驱动模块；设备驱动模块根据模糊控制模块的控制驱动大棚环境调节设备的开启与闭合。本发明专利技术的控制过程不需要用精确的数学公式来表示状态方程和传递函数，是通过现场控制器来实现人的控制经验，本发明专利技术对于大棚内环境控制具有明显优势。

Greenhouse environment temperature control system and method based on fuzzy control

The invention discloses a greenhouse temperature control system based on fuzzy control, including fuzzy control module, temperature sensor, GPRS communication module, device driver module, display module and the monitoring center; fuzzy control module and temperature sensor, GPRS communication module, device driver module, the display module is connected; the fuzzy control module for temperature data acquisition of the temperature sensor detects the temperature, and the collected data is transmitted to the display module and the fuzzy control module for processing according to the fuzzy control algorithm of temperature data collected, and then uses the fuzzy control output to the device driver module; device driver module according to the opening and closing control fuzzy control module drive greenhouse environment adjusting device. The control process of the invention does not need the accurate mathematical formula to express the state equation and transfer function is through the field controller to realize the control experience, the invention for environmental control in the greenhouse has obvious advantages.

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊控制的大棚环境温度控制系统及方法
本专利技术属于热量控制
，更具体的涉及一种基于模糊控制的大棚环境温度控制系统及方法。
技术介绍
温室大棚对温度的控制是一个较为复杂的系统，具有实时变化性强、非线性、随机干扰较大、过程机理错综复杂等特点，所以难以去建立一个精确的数学模型，采用传统的控制方法、控制理论，其控制效果都不是很好。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于模糊控制的大棚环境温度控制系统及方法，用以进行大棚环境温度的控制。本专利技术提供一种基于模糊控制的大棚环境温度控制系统，所述基于模糊控制的大棚环境温度控制系统基于模糊控制算法对大棚内温度进行控制；所述的基于模糊控制算法的大棚环境温度控制系统包括模糊控制模块、温度传感器、GPRS通信模块、设备驱动模块、显示模块和监控中心；所述模糊控制模块与温度传感器、GPRS通信模块、设备驱动模块、显示模块连接；所述GPRS通信模块通过GPRS技术建立与监控中心的远程通信，所述模糊控制模块通过串口转换MAX485芯片建立与GPRS通信模块的数据连接；所述温度传感器用于实时检测大棚内的温度；所述模糊控制模块用于采集温度传感器检测到的温度数据，并将采集到的温度数据传输给显示模块同时所述模糊控制模块根据模糊控制算法对采集到的温度数据进行处理，再采用模糊控制方式输出至设备驱动模块；所述设备驱动模块与大棚环境调节设备连接，所述设备驱动模块根据模糊控制模块的控制驱动大棚环境调节设备的开启与闭合；所述显示模块用于对模糊控制模块采集到的温度数据进行显示。优选地，所述模糊控制模块为STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M3内核。优选地，所述大棚环境调节设备包括通风系统、加热系统、遮阳系统。本专利技术还提供了一种基于模糊控制的大棚环境温度控制方法，所述基于模糊控制的大棚环境温度控制方法采用上述的基于模糊控制的大棚环境温度控制系统基于模糊控制算法对大棚内温度控制；所述基于模糊控制算法对大棚内温度控制的方式如下：选择温度偏差e和偏差变化率ec作为输入变量，以环境控制设备的开关状态作为输出变量u；不断检测e和ec，进行模糊化，根据设计的模糊规则进行模糊推理，通过解模糊形成模糊规则查询表，得到对应的控制关系，以此编写程序将模糊控制规则表输入模糊控制模块，模糊控制模块根据控制关系，输出控制环境调节设备的开关信号，实现温度的精确控制。优选地，所述模糊化的方式如下：将e、ec和u三个变量的模糊语言变量分为七级，分别为{PB，PM，PS，Z，NS，NM，NB}，对应模糊语言词汇为{超高，高，较高，正常，较低，低，超低}，对应的模糊论域为{3，2，1，0，-1，-2，-3}，确定了三个模糊变量的论域以及模糊集后，选择模糊语言变量的隶属度函数，确定模糊控制温度偏差的隶属度。优选地，所述模糊推理的方式如下：通过大量现场实验明确各大棚环境调节设备效果的强弱，记录每个环境调节设备对大棚内温度的影响，并通过大量重复实验确立环境调节设备的控制效果和先后执行顺序，用模糊控制规则语句表示输入变量和输出变量u之间的关系，得到输出变量u所对应的模糊控制规则。优选地，所述解模糊的方式如下：采用重心法解模糊，通过计算隶属度曲线与横坐标面积的中心点，以求出输出值。本专利技术具有如下有益效果：1)本专利技术应用模糊控制能够模拟人的思维，作出与经验丰富的控制人员相同或接近的控制结果，是建立在人类经验判断思维上的一种控制方式；2)本专利技术的控制过程不需要用精确的数学公式来表示状态方程和传递函数，是通过现场控制器来实现人的的控制经验；3)本专利技术对于大棚内环境控制具有明显优势，并解决传感器检测温度到执行机构之间有较大的传输迟滞问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为系统组成框图；图2为模糊控制系统的基本框图；图3为输入变量e和输出变量u的三角形隶属度函数曲线图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种基于模糊控制的大棚环境温度控制系统，该基于模糊控制的大棚环境温度控制系统是基于模糊控制算法对大棚内温度进行控制；参照图1、图2，一种基于模糊控制算法的大棚环境温度控制系统，包括模糊控制模块5、温度传感器1、GPRS通信模块2、设备驱动模块7、显示模块6和监控中心3；模糊控制模块5与温度传感器1、GPRS通信模块2、设备驱动模块7、显示模块6连接；GPRS通信模块2通过GPRS技术建立与监控中心3的远程通信，模糊控制模块5通过串口转换(MAX485)4芯片建立与GPRS通信模块2的数据连接；温度传感器1用于实时检测大棚内的温度；模糊控制模块5用于采集温度传感器1检测到的温度数据，并将采集到的温度数据传输给显示模块6同时模糊控制模块5根据模糊控制算法对采集到的温度数据进行处理，再采用模糊控制方式输出至设备驱动模块7；设备驱动模块7与大棚环境调节设备连接，设备驱动模块7采用MOC3041芯片，根据模糊控制模块5的控制驱动大棚环境调节设备的开启与闭合；显示模块6用于对模糊控制模块5采集到的温度数据进行实时显示，具体的，可应用LED显示器。在本专利技术实施例中，模糊控制模块5为STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M3内核，控制性能良好、操作简单方便，并内置128K的闪存。大棚环境调节设备包括通风系统8、加热系统9、遮阳系统10。本专利技术实施例还提供了一种基于模糊控制的大棚环境温度控制方法，采用上述的基于模糊控制的大棚环境温度控制系统基于模糊控制算法对大棚内温度控制；基于模糊控制算法对大棚内温度控制的方式如下：选择温度偏差e和偏差变化率ec作为输入变量，以环境控制设备的开关状态作为输出变量u；不断检测e和ec，进行模糊化，根据设计的模糊规则进行模糊推理，通过解模糊形成模糊规则查询表，得到对应的控制关系，以此编写程序将模糊控制规则表输入模糊控制模块，模糊控制模块根据控制关系，输出控制环境调节设备的开关信号，实现温度的精确控制。在本专利技术实施例中，其中模糊化的方式如下：将e、ec和u三个变量的模糊语言变量分为七级，分别为{PB，PM，PS，Z，NS，NM，NB}，对应模糊语言词汇为{超高，高，较高，正常，较低，低，超低}，对应的模糊论域为{3，2，1，0，-1，-2，-3}，确定了三个模糊变量的论域以及模糊集后，选择模糊语言变量的隶属度函数，确定模糊控制温度偏差的隶属度。本专利技术实施例中，模糊控制温度偏差的隶属度采用三角形隶属度函数计算。输入变量e和输出变量u的三角形隶属度函数如图3所示。模糊推理的方式如下：本专利技术模糊控制规则建立在专家经验法和观察法之上，即通过大量现场实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于模糊控制的大棚环境温度控制系统，其特征在于，所述基于模糊控制的大棚环境温度控制系统基于模糊控制算法对大棚内温度进行控制；所述的基于模糊控制算法的大棚环境温度控制系统包括模糊控制模块、温度传感器、GPRS通信模块、设备驱动模块、显示模块和监控中心；所述模糊控制模块与温度传感器、GPRS通信模块、设备驱动模块、显示模块连接；所述GPRS通信模块通过GPRS技术建立与监控中心的远程通信，所述模糊控制模块通过串口转换MAX485芯片建立与GPRS通信模块的数据连接；所述温度传感器用于实时检测大棚内的温度；所述模糊控制模块用于采集温度传感器检测到的温度数据，并将采集到的温度数据传输给显示模块同时所述模糊控制模块根据模糊控制算法对采集到的温度数据进行处理，再采用模糊控制方式输出至设备驱动模块；所述设备驱动模块与大棚环境调节设备连接，所述设备驱动模块根据模糊控制模块的控制驱动大棚环境调节设备的开启与闭合；所述显示模块用于对模糊控制模块采集到的温度数据进行显示。

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊控制的大棚环境温度控制系统，其特征在于，所述基于模糊控制的大棚环境温度控制系统基于模糊控制算法对大棚内温度进行控制；所述的基于模糊控制算法的大棚环境温度控制系统包括模糊控制模块、温度传感器、GPRS通信模块、设备驱动模块、显示模块和监控中心；所述模糊控制模块与温度传感器、GPRS通信模块、设备驱动模块、显示模块连接；所述GPRS通信模块通过GPRS技术建立与监控中心的远程通信，所述模糊控制模块通过串口转换MAX485芯片建立与GPRS通信模块的数据连接；所述温度传感器用于实时检测大棚内的温度；所述模糊控制模块用于采集温度传感器检测到的温度数据，并将采集到的温度数据传输给显示模块同时所述模糊控制模块根据模糊控制算法对采集到的温度数据进行处理，再采用模糊控制方式输出至设备驱动模块；所述设备驱动模块与大棚环境调节设备连接，所述设备驱动模块根据模糊控制模块的控制驱动大棚环境调节设备的开启与闭合；所述显示模块用于对模糊控制模块采集到的温度数据进行显示。2.如权利要求1所述的基于模糊控制的大棚环境温度控制系统，其特征在于，所述模糊控制模块为STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M3内核。3.如权利要求1所述的基于模糊控制的大棚环境温度控制系统，其特征在于，所述大棚环境调节设备包括通风系统、加热系统、遮阳系统。4.一种基于模糊控制的大棚环境温度控制方法，其特征在于，所述基于模糊控制的大棚环境温度控制方法采用权利要求1-3任一所述的基于模糊控制的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶建平，吕晓兰，陆岱鹏，李辉，张美娜，柏宗春，
申请(专利权)人：江苏省农业科学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32