基于单片机技术的大棚远程温控系统应用.pdfVIP

基于单片机技术的大棚远程温控系统应用 摘 要：为了实现大棚远程温度控制，同时抑制温度和湿度的耦合作用,基于单片机技术设计了控制系统°温 度控制通过PID模糊控制方法实现,以温度偏差及其变化率作为系统输入,建立模糊规则,推导模糊控制量,并 采用重心法进行去模糊,通过PID温度控制器控制加热装置,实现对于温度控制°建立湿度模型,通过控制喷淋 系统开启时间,实现大棚湿度调节°结果表明：系统进行测试,结果表明：系统响应时间及超调量均小于传统PID 控制方法,温控误差区间为0. 456%〜1.75%,湿度误差分布于1.02%〜5. 6%之间° ： ； 型； PID ； 淋装置和加热装置,温度传感器、湿度传感器二者采 0引言 用ZigBee协议［10-11］方法将数据传输到单片机，实现 为了满足大规模大棚种植需求,需要对大棚温度 对于大棚温度和湿度的感知° 等关键参数进行远程控制,为作物提供良好的生长环 境［1-2］°目前，大棚温度控制通过温度传感器采集数 大棚实时温度 大棚实时湿度 大棚湿度输入 据，采用PID控制的方法进行［3-4］,控制精度差,调整 时间长，且没有考虑温度和湿度的耦合情况［5-6］,开 启加热装置后大棚湿度会下降,影响植物正常生 长⑺ 。因此，设计一种大棚远程温度控制系统实现高 精度大棚温度控制系统,同时兼顾湿度调整功能,具 有一定实用价值° 1系统组成 为了实现大棚温度智能控制,同时降低温度改变 对比湿度的影响,基于单片机技术设计了远程温控系 统，结构如图1所示°远程控制系统包括大棚温度和 温室感知执行系统 湿度的实时数据显示及大棚的温度湿度设置输入,以 实现远程的大棚温度控制°数据从大棚控制单片机 图 1系统组成 采用TCP/IP协议进行输出［8-9］,单片机温度控制系 Fig. 1 Structure of system 统通过温度控制模糊PID模型,控制PID参数输出到 2 大棚温度单片机控制系统 PID温控器,进而驱动加热装置,实现大棚温度控制° 同时，由于温室内存在温度和湿度耦合的现象,采用 温室作物生长的两大关键性因素为温度和湿度° 湿度控制模型,对湿度进行控制,通过继电器控制喷 其中，温度影响光合作用中酶的活性°温度过低,光 淋装置开启时间，进而达到调整湿度的目的°温室感 合作用差,植物生长缓慢 ;温度过高,植物呼吸的情况 知执行系统包括温度传感器 、湿度传感器 、喷 也会随之加强,光合作用减弱后,植株身上所具有的 养分会在积累与消耗之间慢慢的失去平衡［12-13］°本 系统采用PID模糊控制的方法,对大棚温度进行调 整，先建立系统输入和输出的隶属度函数,再建立模 糊规则,实现对于Ki 、Kp和Kd的控制,最后去模糊 化,驱动加热装置,实现对于温度的控制。 NS, O, PS, N, PL｝, “ 的比例因子为 2•5o 2.1 PID模糊控制模型 依据不同的系统输入量的语言值,建立模糊规